EP2841634B1 - Verfahren und vorrichtung zum schmelzblasen, formieren und ablegen endlicher fasern zu einem faservlies - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schmelzblasen, formieren und ablegen endlicher fasern zu einem faservlies Download PDF

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EP2841634B1
EP2841634B1 EP13718534.4A EP13718534A EP2841634B1 EP 2841634 B1 EP2841634 B1 EP 2841634B1 EP 13718534 A EP13718534 A EP 13718534A EP 2841634 B1 EP2841634 B1 EP 2841634B1
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EP
European Patent Office
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drums
forming
melt
range
blowing
Prior art date
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EP13718534.4A
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EP2841634A1 (de
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Günter SCHÜTT
Bernhard Potratz
Jens Neumann-Rodekirch
Anthony Barber
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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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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/56—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving in association with fibre formation, e.g. immediately following extrusion of staple fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D01D5/0985—Melt spinning methods with simultaneous stretching by means of a flowing gas (e.g. melt-blowing)
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—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

Definitions

  • the invention relates to a method for melt blowing, forming and depositing finite fibers into a nonwoven fabric according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for melt blowing, forming and depositing finite fibers into a nonwoven fabric according to the preamble of claim 5.
  • a spunbond process synthetic filaments are extruded by means of a spinneret and cooled. Subsequently, the filaments are fed by means of a supplied compressed air as a fiber stream to a nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric consists essentially of endless filaments with higher strengths.
  • a compressed air flow generated by the additional extraction device is used, which can be set individually to the respective process.
  • the stream of hot air generated at the meltblowing die is used to pull out the extruded fibers and lay down the fibers.
  • the filing of the fibers can be done directly on screen belts or sieve drums, are accumulated on the surfaces of the fiber stream and merged into a fiber composite.
  • Such a method and such a device are for example from DE 30 41 089 A1 known.
  • two forming elements are arranged below the melt-blowing, which form a forming gap between them.
  • the forming gap is held centrally to the meltblowing die, so that the fiber stream is directed directly onto the forming nip.
  • a portion of the air flow acts directly on the deposited in the forming gap composite sections.
  • the air flow is absorbed and removed by the screen surface. This can be realized in the deposition of the fiber stream in a forming gap only on the laterally arranged forming elements.
  • Another object of the invention is to improve the known method and the known apparatus for melt blowing, forming and depositing finite fibers to form a nonwoven fabric such that highly voluminous nonwoven fabrics with small to large basis weights are flexible to produce.
  • the fibers are guided essentially vertically vertically from the melt-blowing nozzle to the forming gap via an adjustable blowing line, the setting range of the blowing line being in the range from 100 mm to 2,000 mm.
  • the invention is characterized in that the hot air flow required to produce the fibers can be selected at the melt-blowing nozzle independently of the deposition of the fibers into the forming gap.
  • the blaze can be shortened or extended as required.
  • the blowing line below the melt-blowing nozzle and the forming gap can advantageously be aligned vertically, so that a 3D structure of the fiber composite can be formed during the deposition and formation.
  • the fibers are blown for forming between two counter-rotating drums with air-permeable drum walls, which drums between them form the forming gap and each with a same peripheral speed in the range of 0, 1 m / min to 50 m / min are driven.
  • the peripheral speeds of the drums By adjusting the peripheral speeds of the drums, the surface densities of the fiber volume can be advantageously influenced.
  • very loose fiber webs can be produced.
  • the fiber composite after being formed by one of the drums, be deposited on the nonwoven fabric on a screen belt which discharges the fiber web tangentially to the drums.
  • further treatments on the nonwoven fabric can be carried out in a short sequence.
  • the thickness of the produced nonwoven fabric is determined essentially by a forming cross section of the forming nip.
  • the setting of the forming gap is done in a simple manner such that a Distance between the drums is adjusted in a range of 1 mm to 100 mm symmetrically or asymmetrically between the drums. In an asymmetric adjustment, the center axis of the formation gap no longer coincides with the center of the meltblowing die. In addition, deposition effects and formations within the formation gap can thereby be generated.
  • the drums can have identical or different drum diameters with a diameter ratio in the range from 0.5 to 2.0. This can advantageously produce different surface structures on the nonwoven fabric.
  • the drums have for this purpose a drum diameter which is in the range of 100 mm to 800 mm.
  • the device according to the invention is to be improved such that one of the drums has an inner suction chamber with a negative pressure source is connected and which is shielded by the air-permeable drum wall to the environment.
  • additional suction streams can be generated to assist in the generation and guidance of the fibrous web.
  • both drums each have a separate suction chamber, which together a vacuum source or separately connected to two vacuum sources.
  • the development of the invention has been found in which an angular position of the suction chamber on the circumference of the drum is adjustable.
  • the position of the suction chamber can be freely selected relative to the inlet and outlet of the Formierspaltes.
  • a first embodiment of the device according to the invention is shown schematically in a cross-sectional view.
  • the exemplary embodiment has a melt-blowing nozzle 1 and a forming element 2 held below the melt-blowing nozzle 1.
  • the forming element 2 is formed by two drums 3 driven in opposite directions, which form a forming gap 6 between them.
  • the forming gap 6 extends between the drums 2.1 and 2.2 in the vertical direction, the drums 2.1 and 2.2 symmetrical to a longitudinal axis of the Schmelzblasdüse 1 are held.
  • the drives of the drums 2.1 and 2.2 are not shown here in detail and can be performed by a group drive or individual drives.
  • the drums 2.1 and 2.2 each have an air-permeable drum wall 3, which rotate in opposite directions in the fiber blowing direction with the predetermined by the drive of the drums 2.1 and 2.2 peripheral speed.
  • the melt-blowing nozzle 1 is arranged vertically adjustable above the drums 2.1 and 2.2 in a machine frame 13.
  • the melt-blowing nozzle 1 comprises at least one row of nozzle channels 10 arranged in the center plane and interacting on one outlet side with air nozzles 11.1 and 11.2 for producing a fiber stream 7.
  • the air nozzles 11.1 and 11.2 are each assigned two compressed air chambers 12.1 and 12.2, which are connected to compressed air source, not shown here.
  • the nozzle channels on the melt-blowing nozzle 1 extend over a maximum length of seven meters.
  • the drums 2.1 and 2.2 for forming the formation gap 6 also have a length in the range of seven meters. This is also referred to as a so-called working width, in which a nonwoven fabric is formed continuously from synthetic fibers.
  • the melt-blowing nozzle 1 is adjustable on the machine frame 13 at different heights so that a free blowing distance is formed between the melt-blowing nozzle 1 and the forming gap 6.
  • the free blasstrack is in Fig. 1 marked with the letter B and determined by the distance between the bottom of the melt-blowing nozzle 1 and the top of the drums 2.1 and 2.2.
  • the blowing range can be adjusted in steps of 100 mm to 2,000 mm in steps or steplessly.
  • the fiber streams arriving directly into the formation gap can be influenced without additional means.
  • the nonwoven fabric is discharged immediately after exiting from the forming gap 6 through the drum wall 3 of the drum 2.2.
  • a suction chamber 4 is formed on the outlet side of the drum 2.2, which is coupled to a vacuum source 5.
  • a forced guidance of the fiber fleece is achieved so that the fiber fleece can be deflected and removed directly tangentially to the drum 2.2.
  • the blown air forming the fiber stream can advantageously be taken up and removed via the suction chamber 4 and the vacuum source 5.
  • a second suction chamber which would be connected to a vacuum source.
  • Fig. 1 is shown on the drum 2.1, the possible formation of a second suction chamber in a dashed line.
  • the suction chamber 4 'of the drum 2.1 and the suction chamber 4 of the drum 2.2 each have an offset angular position on the drum 2.1 and 2.2 in order to influence the fiber deposition and the discharge of the blowing air.
  • the angular position of the suction chamber 4 and 4 'could be made adjustable on the circumference of the drums 2.1 and 2.2. This achieves high flexibility for fiber deposition.
  • the suction chambers 4 and 4 'could be arranged offset from each other to the forming gap 6 - as in Fig. 1 shown - or be set opposite to the drums 2.1 and 2.2.
  • the angular position of the suction chamber 4 on the circumference of the drum 2.2 in both clockwise and counterclockwise adjustable.
  • the region at the inlet of the forming gap 6 or the region at the outlet of the forming gap 6 can be sucked.
  • the drum 2.1 and 2.2 each with the same size drum diameters are executed.
  • the drum diameter are entered with the code letters D 1 and D 2 .
  • D 1 D 2 .
  • the drum diameter of the drums 2.1 and 2.2 may in this case be in a range of 100 mm to 800 mm.
  • the forming gap 6 formed by the drums 2.1 and 2.2 has a forming cross-section which is determined by the spacing of the two drums 2.1 and 2.2.
  • the distance between the drums is in Fig. 1 marked with the capital letter F.
  • the distance F between the drums 2.1 and 2.2 can be changed by moving one of the drums 2.1 or 2.2 or both drums 2.1 and 2.2.
  • FIG. 3 An asymmetrical configuration of the formation gap is, for example, in the exemplary embodiment Fig. 3 shown.
  • the embodiment according to Fig. 3 is identical to the embodiment according to Fig. 1 so that only the differences are explained below.
  • the drum 2.1 is formed with a smaller drum diameter.
  • the drum diameter D 1 of the drum 2.1 is smaller than the drum diameter D 2 of the drum 2.2.
  • a polymer melt is applied by means of a melt source not shown here the melt blowing nozzle.
  • the melt is passed under pressure through the nozzle channels 10 of the melt-blowing nozzle 1.
  • a hot air flow is generated by the air nozzles 11.1 and 11.2, which together with the fibers emerging from the nozzle channels 10 blown into the blowing line.
  • the generated fiber stream 7 is aligned vertically and meets at the end of the blowing line B on the forming gap 6 and the drum walls 3 of the drums 2.1 and 2.2.
  • the fibers are guided into the forming gap 6 and formed into a fiber composite 8.
  • the formation takes place essentially through the forming cross section of the forming gap 6, so that a finished nonwoven fabric 9 is already present on the outlet side of the drums 2.1 and 2.2.
  • the fiber fleece 9 is taken from the drum 2.2 after leaving the Form michsspaltes 6 and discharged.
  • the drum speeds of the drum 2.1 and 2.2 are set synchronously and can be in a range of peripheral speed of 0.1 to 50 m / min. be adjusted continuously.
  • Fig. 2 a further embodiment of the device according to the invention for melt blowing, forming and depositing synthetic fibers is shown schematically in a cross-sectional view.
  • the exemplary embodiment is essentially identical to the exemplary embodiment according to FIG Fig. 1 , so that at this point only the differences will be explained and otherwise reference is made to the above description.
  • the meltblowing 1 is identical to the embodiment according to Fig. 1 , below the melt-blowing nozzle 1, the drums 2.1 and 2.2 are arranged in a guide frame 15 as forming element 2.
  • the drums 2.1 and 2.2 can be continuously adjusted together in position on the guide frame 15 wherein on the one hand a blow line B formed between the melt blowing nozzle 1 and the forming gap 6 and on the other hand a stacking height A formed between a wire 4 and the drum 2.2.
  • the storage height is in Fig. 2 entered with the code letter A.
  • the screen belt 14 below the drums 2.1 and 2.2 is guided over a plurality of guide rollers 16 such that the nonwoven fabric tangentially from drums 2.1 and 2.2 can be removed. Due to the adjustment between the drums 2.2 and the screen belt 14, it is additionally possible to form an additional forming zone for the nonwoven fabric.
  • the drums 2.1 and 2.2 are driven in opposite directions together via an electric motor 19.
  • the drive axes of the drums 2.1 and 2.2 are connected to each other via a belt 20 and pulleys 21.
  • the direction of rotation of the drums 2.1 and 2.2 is rectified to the fiber stream 7, which arrives in the forming gap 6. in this respect can be controlled via the peripheral speed of the drum 2.1 and 2.2, the absorption of the fibers in the forming gap.
  • Fig. 2 illustrated embodiment of the device according to the invention is identical to the aforementioned embodiment according to Fig. 1 , Only the filing of the nonwoven fabric takes place on the below the drums 2.1 and 2.2 arranged screen belt. In this case, larger storage heights A can be adjusted so that the fiber composite emerging from the forming gap 6 initially separates from the drums and is then deposited freely on the wire belt.
  • one or both drums could be equipped with a suction chamber, as in the exemplary embodiment Fig. 1 is described.
  • FIG. 2 illustrated embodiment of the device according to the invention is particularly suitable for producing composite nonwovens.
  • Fig. 4 a further embodiment of the device according to the invention, in which a plurality of melt blowing nozzles are arranged side by side to merge several nonwoven fabrics to form a composite nonwoven.
  • a total of three blowing stations 17.1, 17.2 and 17.3 are shown, each showing a Schmelzblasdüse.
  • the fiber streams are taken up by a forming gap and formed and then deposited on the wire 14.
  • 17.1 and 17.2 different blown sections are set between the forming columns 6 and melt blowing nozzles 1 of the blowing stations.
  • the second blowing station 17.2 is identical to the first blowing station 17.1, so that a second nonwoven fabric is deposited on the surface of the screen belt 14 which forms a composite with the first nonwoven fabric.
  • the third blowing station 17.3 shows a melt-blowing nozzle 1, which is arranged at a short distance above the sieve belt 14.
  • a suction device 18 is formed, which serves to receive the fiber flow on the surface of the screen belt 16.
  • the nonwoven fabric produced by the blowing station 17.3 is deposited directly on the surface of the screen belt 14 and forms a composite nonwoven with the already existing fiber webs.
  • the inventive method and apparatus are suitable for all spinnable materials such as polyolefins (eg polyethylene, polypropylene, polyoctene, polymerized cycloalkenes), aliphatic, cycloaliphatic and partially aromatic polyesters, aliphatic and aromatic polyamides, polyarylene sulfides and polyarylene oxides, polyoxymethylene, polycarbonates, thermoplastics Polyurethanes or reactive resins (such as melamine resin, phenolic resin, epoxy resin) to process. Due to the adjustability of the blowing line, these materials can advantageously be produced at very different fiber strengths to very loose fiber webs. The formation within the formation gap can be carried out with high uniformity and constancy.
  • polyolefins eg polyethylene, polypropylene, polyoctene, polymerized cycloalkenes
  • aliphatic, cycloaliphatic and partially aromatic polyesters aliphatic and aromatic polyamides

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern zu einem Faservlies gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern zu einem Faservlies gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
  • Zur Herstellung von Faservliesen aus synthetischen Fasern sind grundsätzlich zwei verschiedene Verfahren und Vorrichtung im Stand der Technik bekannt. Beide Verfahren unterscheiden sich sowohl in der Erzeugung der Fasern als auch in der Ablage der Fasern zu einem Faservlies.
  • Mit der in der Fachwelt als Meltblown-Prozess bekannte Variante werden mittels einer Schmelzblasdüse frisch extrudierte Fasern unmittelbar durch einen heißen Luftstrom bei Austritt aus den Düsenöffnungen der Schmelzblasdüse abgezogen und als Faserstrom zu einem Faservlies geführt. Dabei treten im Wesentlichen endliche Fasern auf, die eine relativ hohe Elastizität aufweisen. Von dieser Variante geht die Erfindung aus, wie später noch näher erläutert wird.
  • Bei einer zweiten Variante, die in der Fachwelt als sogenannte Spunbond-Prozess bezeichnet wird, werden synthetische Filamente mittels einer Spinndüse extrudiert und abgekühlt. Anschließend werden die Filamente mittels einer zugeführten Druckluft als ein Faserstrom zu einem Faservlies geführt. Hierbei besteht das Faservlies im Wesentlichen aus endlosen Filamenten mit höheren Festigkeiten. Zur Ablage der Filamente wird hierbei ein durch die zusätzliche Abzugseinrichtung erzeugter Druckluftstrom genutzt, der individuell auf den jeweiligen Prozess einstellbar ist.
  • Demgegenüber wird bei dem Meltblown-Prozess der an der Schmelzblasdüse erzeugte Heißluftstrom zum Ausziehen der extrudierten Fasern und zum Ablegen der Fasern genutzt. Die Ablage der Fasern kann dabei unmittelbar auf Siebbändern oder Siebtrommeln erfolgen, an deren Oberflächen der Faserstrom aufgestaut und zu einem Faserverbund zusammengeführt werden. Um besonders locker strukturierte Faservliese zu erzeugen, ist es auch bekannt, den Faserstrom mittels eines Formierspaltes aufzunehmen und zu einem Faserverbund zusammenzuführen. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus der DE 30 41 089 A1 bekannt. Hierbei sind unterhalb der Schmelzblasdüse zwei Formierungselemente angeordnet, die zwischen sich einen Formierungsspalt bilden. Der Formierungsspalt ist mittig zur Schmelzblasdüse gehalten, so dass der Faserstrom direkt auf den Formierungsspalt gerichtet ist. Bei einer derartigen Ablage der Fasern ist von Nachteil, dass ein Teil des Luftstromes unmittelbar auf die in dem Formierungsspalt abgelegten Verbundabschnitte einwirkt. Bei den herkömmlichen Ablagen des Faserstromes an Siebflächen, wird der Luftstrom durch die Siebfläche aufgenommen und abgeführt. Dies lässt sich bei der Ablage des Faserstromes in einen Formierungsspalt nur über die seitlich angeordneten Formierungselemente realisieren.
  • Durch die Druckschrift US 4 375 446 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein schmelzgeblasenes Vlies zwischen zwei porösen Walzen gepresst wird. US 2010/266824 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Laminaten, bei dem Faserströme zu einer dreilagigen Struktur verpresst werden.
  • Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern zu einem Faservlies derart weiterzubilden, dass auch feinste Fasern in einem Formierungsspalt zu einem lockeren Faserverbund formiert werden können.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern zu einem Faservlies derart zu verbessern, dass hochvoluminöse Faservliese mit kleinen bis hin zu großen Flächengewichten flexibel herstellbar sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fasern von der Schmelzblasdüse bis zu dem Formierungsspalt über eine einstellbare Blasstrecke im Wesentlichen vertikal frei geführt werden, wobei der Einstellbereich der Blasstrecke im Bereich von 100 mm bis 2.000 mm liegt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der zur Erzeugung der Fasern erforderliche heiße Luftstrom an der Schmelzblasdüse unabhängig von der Ablage der Fasern in den Formierungsspalt gewählt werden kann. Um die Intensität des Luftstromes bei der Ablage in eine für die Formierung vorteilhafte Größe zu bringen, lässt sich die Blasstrecke je nach Erfordernissen verkürzen oder verlängern. Die Blasstrecke unterhalb der Schmelzblasdüse sowie der Formierungsspalt kann hierbei vorteilhaft vertikal ausgerichtet sein, so dass bei der Ablage und Formierung eine 3D-Struktur des Faserverbundes gebildet werden kann.
  • Um mit hoher Gleichmäßigkeit einen Faserverbund zu formieren, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Fasern zum Formieren zwischen zwei gegensinnig umlaufende Trommeln mit luftdurchlässigen Trommelwänden geblasen werden, welche Trommeln zwischen sich den Formierungsspalt bilden und welche jeweils mit einer gleichen Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 m/min bis 50 m/min angetrieben werden. Durch Verstellung der Umfangsgeschwindigkeiten der Trommeln lassen sich die Flächendichten des Faservolumens vorteilhaft beeinflussen. So können mit einer erhöhten Umfangsgeschwindigkeit der Trommelwände in dem Formierungsspalt sehr lockere Faservliese erzeugt werden.
  • Sowohl für das erfindungsgemäße Verfahren als auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung hat sich besonders bewährt, dass der Faserverbund nach dem Formieren durch eine der Trommeln zu dem Faservlies auf ein Siebband abgelegt wird, welches das Faservlies tangential zu den Trommeln abführt. Damit sind weitere Behandlungen an dem Faservlies in kurzer Folge ausführbar.
  • Die Dicke des erzeugten Faservlieses wird im Wesentlichen durch einen Formierungsquerschnitt des Formierungsspaltes bestimmt. Die Einstellung des Formierungsspaltes erfolgt in einfacher Art und Weise derart, dass ein Abstand zwischen den Trommeln in einem Bereich von 1 mm bis 100 mm symmetrisch oder asymmetrisch zwischen den Trommeln verstellt wird. Bei einer asymmetrischen Verstellung trifft die Mittelachse des Formierungsspaltes nicht mehr mit der Mitte der Schmelzblasdüse zusammen. Damit lassen sich zusätzlich Ablageeffekte und Formierungen innerhalb des Formierungsspaltes erzeugen.
  • Zur Bildung eines asymmetrischen Formierungsspaltes besteht auch die Möglichkeit, den Formierungsspalt zwischen zwei Trommeln auszubilden, die unterschiedliche Trommeldurchmesser aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können hierbei die Trommeln identische oder unterschiedliche Trommeldurchmesser mit einem Durchmesserverhältnis im Bereich von 0,5 bis 2,0 aufweisen. Damit lassen sich vorteilhaft unterschiedliche Oberflächenstrukturen an dem Faservlies erzeugen. Die Trommeln haben hierzu einen Trommeldurchmesser, der im Bereich von 100 mm bis 800 mm liegt.
  • Um einerseits die Ablage der Fasern auf der Einlassseite des Formierungsspaltes durch Aufnahme der Blasluft zu beeinflussen und andererseits den Abtransport des Faservlieses zumindest einer der Trommeln ausführen zu können, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart zu verbessern, dass eine der Trommeln eine innere Saugkammer aufweist, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist und die durch die luftdurchlässige Trommelwand zur Umgebung hin abgeschirmt ist. Insoweit können zusätzliche Saugströme generiert werden, um bei der Erzeugung und Führung des Faservlieses mitzuwirken. Der Effekt kann noch dadurch unterstützt werden, idem beide Trommeln jeweils eine separate Saugkammer aufweisen, die gemeinsam an einer Unterdruckquelle oder separat mit zwei Unterdruckquellen verbunden sind.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich die Weiterbildung der Erfindung herausgestellt, bei welcher eine Winkellage der Saugkammer am Umfang der Trommel verstellbar ist. So lässt sich die Lage der Saugkammer relativ zum Ein- und Auslass des Formierspaltes frei wählen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
  • Es stellen dar:
    • Fig. 1
    schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern zu einem Faservlies
    Fig. 2
    schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern
    Fig. 3
    schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern
    Fig. 4
    schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern
  • In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht gezeigt. Das Ausführungsbeispiel weist eine Schmelzblasdüse 1 und ein unterhalb der Schmelzblasdüse 1 gehaltenes Formierungselement 2 auf. Das Formierungselement 2 wird durch zwei gegensinnig angetriebene Trommeln 3 gebildet, die zwischen sich einen Formierungsspalt 6 bilden. Der Formierungsspalt 6 erstreckt sich zwischen den Trommeln 2.1 und 2.2 in vertikaler Richtung, wobei die Trommeln 2.1 und 2.2 symmetrisch zu einer Längsachse der Schmelzblasdüse 1 gehalten sind. Die Antriebe der Trommeln 2.1 und 2.2 sind hier nicht näher dargestellt und können durch einen Gruppenantrieb oder Einzelantriebe ausgeführt sein. Die Trommeln 2.1 und 2.2 weisen jeweils eine luftdurchlässige Trommelwand 3 auf, die mit der durch den Antrieb der Trommeln 2.1 und 2.2 vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit gegensinnig im Faserblasrichtung umlaufen.
  • Die Schmelzblasdüse 1 ist oberhalb der Trommeln 2.1 und 2.2 in einem Maschinengestell 13 höhenverstellbar angeordnet. Hierbei umfasst die Schmelzblasdüse 1 zumindest eine in der Mittelebene angeordnete Reihe von Düsenkanälen 10, die auf einer Auslassseite Luftdüsen 11.1 und 11.2 zum Erzeugen eines Faserstromes 7 zusammenwirken. Den Luftdüsen 11.1 und 11.2 sind jeweils zwei Druckluftkammern 12.1 und 12.2 zugeordnet, die mit hier nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden sind. Die Düsenkanäle an der Schmelzblasdüse 1 erstrecken sich über eine Länge von maximal sieben Metern. Dementsprechend weisen die Trommeln 2.1 und 2.2 zur Bildung des Formierungsspaltes 6 ebenfalls eine Länge im Bereich von sieben Metern auf. Hierbei spricht man auch von einer sogenannten Arbeitsbreite, in welcher ein Faservlies kontinuierlich aus synthetischen Fasern gebildet wird.
  • Um insbesondere das Ablegen und das Formieren der Fasern in dem Formierungsspalt 6 zu beeinflussen, ist die Schmelzblasdüse 1 an dem Maschinengestell 13 in unterschiedlichen Höhen einstellbar, so dass sich eine freie Blasstrecke zwischen der Schmelzblasdüse 1 und dem Formierungsspalt 6 ausbildet. Die freie Blasstrecke ist in Fig. 1 mit dem Kennbuchstaben B gekennzeichnet und durch den Abstand zwischen der Unterseite der Schmelzblasdüse 1 und der Oberseite der Trommeln 2.1 und 2.2 bestimmt.
  • In Abhängigkeit von Fasertypen und Faserprozessen lässt sich die Blasstrecke im Bereich von 100 mm bis 2.000 mm in Stufen oder stufenlos verstellen. Damit können die direkt in den Formierungsspalt eintreffenden Faserströme ohne zusätzliche Mittel beeinflusst werden.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Faservlies unmittelbar nach Austritt aus den Formierungsspalt 6 durch die Trommelwand 3 der Trommel 2.2 abgeführt. Hierzu ist auf der Auslassseite der Trommel 2.2 eine Saugkammer 4 ausgebildet, die mit einer Unterdruckquelle 5 gekoppelt ist. Über den aus der Umgebung generierten Saugstrom wird eine Zwangsführung des Faservlieses erreicht, so dass das Faservlies umgelenkt und unmittelbar tangential zur Trommel 2.2 abgeführt werden kann. Die den Faserstrom formierende Blasluft lässt sich vorteilhaft über die Saugkammer 4 und die Unterdruckquelle 5 aufnehmen und abführen. Zur Unterstützung der Abfuhr der Blasluft könnte an der gegenüberliegenden Trommel 2.1 ebenfalls eine zweite Saugkammer ausgebildet sein, die mit einer Unterdruckquelle verbunden wäre.
  • In Fig. 1 ist an der Trommel 2.1 die mögliche Ausbildung einer zweiten Saugkammer in einer gestrichelten Darstellung gezeigt. Die Saugkammer 4' der Trommel 2.1 und die Saugkammer 4 der Trommel 2.2 weisen jeweils eine versetzte Winkellage an der Trommel 2.1 und 2.2 auf, um die Faserablage und die Abfuhr der Blasluft zu beeinflussen. Die Winkellage der Saugkammer 4 und 4' könnte am Umfang der Trommeln 2.1 und 2.2 verstellbar ausgeführt sein. Damit wird eine hohe Flexibilität zur Faserablage erreicht. So könnten die Saugkammern 4 und 4' versetzt zueinander zum Formierungsspalt 6 angeordnet sein - wie in Fig. 1 gezeigt - oder gegenüberliegend an den Trommeln 2.1 und 2.2 eingestellt sein.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem nur die Trommel 2.1 eine Saugkammer 4 aufweist, ist die Winkellage der Saugkammer 4 am Umfang der Trommel 2.2 sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn verstellbar. Insoweit kann insbesondere der Bereich am Einlass des Formierungsspaltes 6 oder der Bereich am Auslass des Formierungsspaltes 6 besaugt werden.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Trommel 2.1 und 2.2 mit jeweils gleichgroßen Trommeldurchmessern ausgeführt. Die Trommeldurchmesser sind mit den Kennbuchstaben D1 und D2 eingetragen. In diesem Fall gilt, D1 = D2. Der Trommeldurchmesser der Trommeln 2.1 und 2.2 kann hierbei in einem Bereich von 100 mm bis 800 mm liegen. Der durch die Trommeln 2.1 und 2.2 gebildete Formierungsspalt 6 weist einen Formierungsquerschnitt auf, der durch den Abstand der beiden Trommeln 2.1 und 2.2 bestimmt ist. Der Abstand zwischen den Trommeln ist in Fig. 1 mit dem Großbuchstaben F gekennzeichnet. Der Abstand F zwischen den Trommeln 2.1 und 2.2 lässt sich durch Verschieben einer der Trommeln 2.1 oder 2.2 oder beider Trommeln 2.1 und 2.2 verändern. So können bei gleichzeitiger Verschiebung beider Trommeln 2.1 und 2.2 symmetrische Querschnittsveränderungen des Formierungspaltes 6 eingestellt werden. ein einseitiger Verschiebung einer der Trommeln 2.1 oder 2.2 können auch vorteilhaft asymmetrische Verstellungen im Bezug zur Mittelachse der Schmelzblasdüse 1 erfolgen.
  • Eine asymmetrische Ausgestaltung des Formierungsspaltes ist beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so dass nachfolgend nur die Unterschiede erläutert werden. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trommel 2.1 mit einem kleineren Trommeldurchmesser ausgebildet. Insoweit gilt, dass der Trommeldurchmesser D1 der Trommel 2.1 kleiner ist als der Trommeldurchmesser D2 der Trommel 2.2. Das Durchmesserverhältnis der Trommeldurchmesser der Trommeln 2.1 und 2.2 zur Bildung unterschiedlicher Formierungsspalte liegt im Bereich D1/D2 = 0,5 - 2,0. Damit ist eine zusätzliche Flexibilität gegeben, um mögliche Effekte bei der Formierung der Fasern zu erhalten.
  • Bei dem in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen wird eine Polymerschmelze mittels einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle der Schmelzeblasdüse aufgegeben. Durch eine oder mehrere Pumpen wird die Schmelze unter Druck durch die Düsenkanäle 10 der Schmelzblasdüse 1 geführt. Auf der Auslassseite der Schmelzblasdüse 1 wird durch die Luftdüsen 11.1 und 11.2 ein heißer Luftstrom erzeugt, der gemeinsam mit den aus den Düsenkanälen 10 austretenden Fasern in die Blasstrecke geblasen. Der erzeugte Faserstrom 7 ist vertikal ausgerichtet und trifft am Ende der Blasstrecke B auf den Formierungsspalt 6 und die Trommelwände 3 der Trommeln 2.1 und 2.2. Über die Drehbewegung der Trommeln 2.1 und 2.2 werden die Fasern in den Formierungsspalt 6 geführt und zu einem Faserverbund 8 formiert. Die Formierung erfolgt im Wesentlichen durch den Formierquerschnitt des Formierungsspaltes 6, so dass auf der Auslassseite der Trommeln 2.1 und 2.2 bereits ein fertiges Faservlies 9 vorliegt. Das Faservlies 9 wird von der Trommel 2.2 nach Verlassen des Formierungsspaltes 6 mitgenommen und abgeführt. Die Trommeldrehzahlen der Trommel 2.1 und 2.2 sind synchron eingestellt und können in einem Bereich der Umfangsgeschwindigkeit von 0,1 bis 50 m/min. stufenlos eingestellt werden.
  • In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen von synthetischen Fasern schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel 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 Ausführungsbespiel ist die Schmelzblasdüse 1 identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Unterhalb der Schmelzblasdüse 1 sind als Formierelement 2 die Trommeln 2.1 und 2.2 in einem Führungsgestell 15 angeordnet. Die Trommeln 2.1 und 2.2 lassen sich gemeinsam an dem Führungsgestell 15 in ihrer Position stufenlos verstellen wobei einerseits eine zwischen der Schmelzblasdüse 1 und dem Formierungsspalt 6 ausgebildete Blasstrecke B und andererseits eine zwischen einem Siebband 4 und der Trommel 2.2 gebildete Ablagehöhe A verändern. Die Ablagehöhe ist in Fig. 2 mit dem Kennbuchstaben A eingetragen. Das Siebband 14 unterhalb der Trommeln 2.1 und 2.2 ist über mehrere Führungsrollen 16 derart geführt, dass das Faservlies tangential von Trommeln 2.1 und 2.2 abgeführt werden kann. Durch die Verstellung zwischen den Trommeln 2.2 und dem Siebband 14 besteht zusätzlich die Möglichkeit, eine zusätzliche Formierzone für das Faservlies zu bilden.
  • Die Trommeln 2.1 und 2.2 werden gemeinsam über einen elektrischen Motor 19 gegensinnig angetrieben. Hierzu sind die Antriebsachsen der Trommeln 2.1 und 2.2 über einen Riemen 20 und Riemenscheiben 21 miteinander verbunden. Die Drehrichtung der Trommeln 2.1 und 2.2 ist gleichgerichtet zu dem Faserstrom 7, der in den Formierungsspalt 6 eintrifft. Insoweit lässt sich über die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 2.1 und 2.2 die Aufnahme der Fasern in den Formierungsspalt steuern.
  • Die Funktion des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Nur die Ablage des Faservlieses erfolgt auf das unterhalb der Trommeln 2.1 und 2.2 angeordneten Siebband. Hierbei können auch größere Ablagehöhen A eingestellt werden, so dass der aus dem Formierspalt 6 austretende Faserverbund sich zunächst von den Trommeln löst und anschließend frei auf dem Siebband abgelegt wird. Zur Aufnahme und Abfuhr der Blasluft könnten eine oder beide Trommeln mit einer Saugkammer ausgestattet sein, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben ist.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere auch geeignet, um Verbundvliese herzustellen. So geht aus der Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervor, bei welcher mehrere Schmelzblasdüsen nebeneinander angeordnet sind, um mehrere Faservliese zu einem Verbundvlies zusammenzuführen. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Blasstationen 17.1, 17.2 und 17.3 dargestellt, die jeweils eine Schmelzblasdüse zeigen. Bei den ersten beiden Blasstationen 17.1 und 17.2 werden die Faserströme durch einen Formierungsspalt aufgenommen und formiert und anschließend auf das Siebband 14 abgelegt. Hierbei sind zwischen den Formierungsspalten 6 und Schmelzblasdüsen 1 der Blasstationen 17.1 und 17.2 unterschiedliche Blasstrecken eingestellt. Die zweite Blasstation 17.2 ist identisch mit der ersten Blasstation 17.1, so dass an der Oberfläche des Siebbandes 14 ein zweites Faservlies abgelegt wird, das mit dem ersten Faservlies einen Verbund bildet. Die dritte Blasstation 17.3 zeigt eine Schmelzblasdüse 1, die mit kurzem Abstand oberhalb des Siebbandes 14 angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Siebbandes 14 ist eine Absaugeinrichtung 18 ausgebildet, die zur Aufnahme des Faserstromes an der Oberfläche des Siebbandes 16 dient. Insoweit wird das durch die Blasstation 17.3 erzeugte Faservlies unmittelbar auf die Oberfläche des Siebbandes 14 abgelegt und bildet mit dem bereits vorhandenen Faservliesen ein Verbundvlies.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind geeignet, um alle spinnbaren Materialien wie beispielsweise Polyolefine (z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polyocten, Polymerisierte Cycloalkene), aliphatische, cycloaliphatische und teilaromatische Polyester, aliphatische und aromatische Polyamide, Polyarylensulfide und Polyarylenoxide, Polyoxymethylen, Polycarbonate, Thermoplatische Polyurethane oder reaktive Harze (wie z.B. Melamin-Harz, Phenol-Harz, EpoxidHarz) zu verarbeiten. Durch die Einstellbarkeit der Blasstrecke können diese Materialien bei unterschiedlichen Faserstärken vorteilhaft zu sehr lockeren Faservliesen erzeugt werden. Die Formierung innerhalb des Formierungsspaltes lässt sich mit hoher Gleichmäßigkeit und Konstanz ausführen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schmelzblasdüse
    2
    Formierungselement
    2.1, 2.2
    Trommel
    3
    Trommelwand
    4, 4'
    Saugkammer
    5, 5'
    Unterdruckquelle
    6
    Formierungsspalt
    7
    Faserstrom
    8
    Faserverbund
    9
    Faservlies
    10
    Düsenkanal
    11.1, 11.2
    Luftdüsen
    12.1, 12.2
    Druckluftkammer
    13
    Maschinengestell
    14
    Siebband
    15
    Führungsgestell
    16
    Führungsrolle
    17.1, 17.2, 17.3
    Blasstation
    18
    Absaugeinrichtung
    19
    Motor
    20
    Riemen
    21
    Riemenscheibe

Claims (10)

  1. Verfahren zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern zu einem Faservlies, bei welchem die durch eine Schmelzblasdüse erzeugten Fasern mit einem heißen Luftstrom in einen mit zumindest einem Formierungselement gebildeten Formierungsspalt geblasen werden und bei welchem der durch den Formierungsspalt gebildete Faserverbund auf einer Auslassseite des Formierungsspaltes als ein Faservlies abgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Fasern von der Schmelzblasdüse bis zu dem Formierungsspalt über eine einstellbare Blasstrecke im Wesentlichen vertikal frei geführt werden, wobei der Einstellbereich der Blasstrecke im Bereich von 100 mm bis 2000 mm liegt und wobei die Blasstrecke durch eine Höhenverstellung der Schmelzblasdüse und/oder des Formierungselementes verstellbar ist, wobei die Fasern zum Formieren zwischen zwei gegensinnig umlaufende Trommeln mit luftdurchlässigen Trommelwänden geblasen werden, welche Trommeln zwischen sich den Formierungsspalt bilden und welche jeweils mit einer gleichen Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 m/min bis 50 m/min angetrieben werden und wobei zur Einstellung eines Formierungsquerschnittes am Formierungsspalt ein Abstand zwischen den Trommeln in einem Bereich von 1 mm bis 100 mm symmetrisch oder asymmetrischen zwischen den Trommeln verstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Faserverbund nach dem Formieren durch eine der Trommeln zu dem Faservlies auf ein Siebband abgelegt wird, welches das Faservlies tangential zu den Trommeln abführt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Fasern in einen symmetrisch oder asymmetrischen Formierungsspalt geblasen werden, wobei die Trommeln hierzu identische oder unterschiedliche Trommeldurchmesser mit einem Durchmesserverhältnis im Bereich von 0,5 bis 2,0 aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Trommeldurchmesser der Trommeln im Bereich von 100 mm bis 800 mm liegt.
  5. Vorrichtung zum Schmelzblasen, Formieren und Ablegen endlicher Fasern zu einem Faservlies, mit einer Schmelzblasdüse (1) zur Erzeugung eines Faserstroms und mit zumindest einem Formierungselement (2) zur Bildung eines Formierungsspaltes (6), in welchem die Fasern zu einem Faserverbund formiert und abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen der Schmelzblasdüse (1) und dem Formierungsspalt (6) eine einstellbare freie Blasstrecke (B) ausgebildet ist, wobei die Blasstrecke (B) vertikal ausgerichtet ist und durch eine Höhenverstellung der Schmelzblasdüse (1) und/oder des Formierungselementes (2) im Bereich von 100 mm bis 2000 mm verstellbar ist, wobei der Formierungsspalt (6) zwischen zwei Trommeln (2.1, 2.2) mit luftdurchlässigen Trommelwänden (3) gebildet ist, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 m/min bis 50 m/min gegensinnig antreibbar sind und wobei zur Einstellung eines Formierungsquerschnittes (F) am Formierungsspalt (6) ein Abstand zwischen den Trommeln (2.1, 2.2) in einem Bereich von 1 mm bis 100 mm symmetrisch oder asymmetrischen zwischen den Trommeln (2.1, 2.2) verstellbar ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    unterhalb der Trommeln (2.1, 2.2) ein laufendes Siebband (14) angeordnet ist, wobei das Siebband (14) das Faservlies tangential zu den Trommeln (2.1, 2.2) abführt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Trommeln (2.1, 2.2) zur Bildung eines symmetrischen oder asymmetrischen Formierungsspaltes (6) identische oder unterschiedliche Trommeldurchmesser (D1, D2) mit einem Durchmesserverhältnis im Bereich von 0,5 bis 2,0 aufweisen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Trommeln (2.1, 2.2) einen Trommeldurchmesser im Bereich von 100 mm bis 800 mm aufweisen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine der Trommeln (2.1, 2.2) oder beide Trommeln (2.1, 2.2) eine innere Saugkammer (4, 4') aufweist, die mit einer Unterdruckquelle (5, 5') verbunden ist und die durch die luftdurchlässige Trommelwand (3) zur Umgebung hin abgeschirmt ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Winkellage der Saugkammer (4, 4') am Umfang der Trommel (2.1, 2.2) einstellbar ist.
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