EP4001486A1 - Embossing device and embossing method - Google Patents
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- EP4001486A1 EP4001486A1 EP21212756.7A EP21212756A EP4001486A1 EP 4001486 A1 EP4001486 A1 EP 4001486A1 EP 21212756 A EP21212756 A EP 21212756A EP 4001486 A1 EP4001486 A1 EP 4001486A1
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- embossing
- web
- counter
- fluid flow
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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
- D04H1/44—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 the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
- D04H1/46—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 the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
- D04H1/492—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 the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres by fluid jet
- D04H1/495—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 the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres by fluid jet for formation of patterns, e.g. drilling or rearrangement
Definitions
- the invention relates to an embossing device and an embossing method with the features in the preamble of the independent claims.
- Embossing devices with embossing rollers are known from practice, which act on a cooled web of textile fiber material, in particular a nonwoven fiber web. These embossing rollers are heated.
- the invention solves this problem with the features in the main claim.
- embossing technology i.e. the embossing device and the embossing method
- Embossing can be carried out for different purposes, e.g. to strengthen and possibly also perforate the material web or for decorative purposes.
- the web of material preferably consists of a textile fiber material, which can be a nonwoven fiber fleece, for example.
- the material web is embossed by an embossing tool with fluidic negative pressure and/or fluidic positive pressure.
- the web of material can in particular be embossed with a fluid flow, preferably a gas flow, and possibly also perforated.
- the embossing tool has an embossing body with a perforated body shell, against which the material web rests.
- the fluidic pressure can come from the inside of the Embossing body and / or act from the outside.
- the fluidic pressure or the fluid flow moves the material web area that is acted upon into the underlying through-hole of the body casing and deforms this material web area plastically and permanently, forming a local bulge or a dome.
- the buckling direction of the deformation and the fluid flow are in the same direction.
- a sharp, in particular jet-like, and possibly very hot fluid flow is particularly favorable for perforating the local deformations of the material web that have already been generated, for example, by negative pressure on the embossing body and are located in the perforation there.
- a nozzle or screen opening of the overpressure device can emit a thin, preferably hot, fluid flow that perforates a possibly already deformed area of the material web.
- the embossing body can have any suitable shape and is preferably designed as a rotating embossing roller. At the perforation of the body shell, the web material is drawn locally into the interior of the embossing body or the body shell and is deformed and solidified in the process.
- the perforated body shell is preferably smooth-walled on the outside facing the material web.
- the fluid flow used for fluidic embossing in particular gas flow, can have a lower temperature than the material web that is acted upon, in particular the area of the material web that is acted upon by pressure or through which flow occurs. This temperature difference is favorable for the formation and hardening of the local deformation.
- said fluid flow can have the same or a higher temperature than the material web acted upon, as a result of which cooling of the material web is delayed and its plastic deformability is maintained longer. This can be used for multi-stage embossing deformation and/or be beneficial for a subsequent perforation.
- a negative pressure applied to the embossing body from a preferably controllable negative pressure source, in particular a suction device can suffice.
- an overpressure from a preferably controllable overpressure source, in particular a blowing device can also act on the opposite side of the material web or the outside.
- a fluid flow in particular a gas flow, can be directed against the embossing body and the web of material lying there, which causes or supports the said deformation of the web of material in the perforation of the embossing body.
- only one such overpressure or one overpressure source, in particular a blowing device can be present.
- a counter-body is advantageous, which bears against the free outside of the web of material, so that the web of material can be held at a contact point between the embossing body and the counter-body and can be clamped if necessary.
- the counter-body can be designed with smooth walls on the outside. It can also have a perforation that is adapted to the perforation of the embossing body. This allows the generation and direction of a fluid flow from the counter-body through the web into the embossing body. This can ensure a particularly favorable and permanent deformation of the web.
- a counter body is also advantageous for a targeted influencing of the temperature of the material web at the contact point and/or for temperature control of the fluid flow.
- the underpressure and/or overpressure source can be arranged separately or possibly also connected to a circulating device. Said fluid flow can be circulated and possibly also processed. The fluid flow can be conditioned as required, e.g. with regard to temperature and/or humidity. Furthermore, it is possible to additionally or alternatively feed ambient air into the counter-body.
- One or more counter bodies can be assigned to the embossing body.
- the counter-bodies can be of the same or different design. For example, they can have different perforations, in particular different hole sizes. They can also be equipped with or without a blowing device, in particular for perforating.
- a desired embossing pattern can be produced in the web of material.
- decorative or other effects can be achieved in addition to strengthening the web.
- shape and size of a fluidic deformation, in particular embossing, of the web can be influenced and adjusted by matching the perforation.
- the claimed embossing technique can be carried out inside or outside of a heating device, in particular an oven, for thermosetting the web.
- a heating device in particular an oven
- the preferred embossing outside of and in close proximity to the heating device has the advantage that the heat and temperature present in the web of material can be used to achieve a plastic and permanent deformation of the web of material and the fiber material it contains during embossing.
- a temperature difference between the web and the embossing tool can be advantageous here. With a cooling device for the embossing tool the temperature difference can be optimized as well as controlled and regulated.
- the claimed embossing technique is particularly suitable for a continuously moving material web.
- the formation of the embossing tool with a rotating and preferably cylindrical embossing body and possibly a correspondingly formed, preferably cylindrical, counter-body is of particular advantage. Furthermore, synchronized drives for said embossing and counter bodies or a common drive are favorable.
- the embossing device can represent an independent structural unit that can be assigned to a heating device for the material web, e.g. a thermobonding oven. This can be done by way of original equipment or retrofitting or conversion. A positioning device is advantageous for spatial allocation.
- the embossing device can also be combined with the heating device to form a heat treatment device.
- the embossing device can be arranged very close to the heating device for efficient utilization of the heat energy present in the web of material, in particular it can be attached to it.
- the close association of heating device and embossing device saves not only energy but also space and construction costs.
- a greater distance between the heating device and the embossing device is possible, in which case an additional heating means can be interposed.
- a detection device for process parameters, in particular temperature(s), allows optimal control of the embossing process.
- Any type of cooling section can be connected to the embossing device.
- the embossing process can be used to achieve the strengthening of the web of material mentioned at the beginning. This also brings benefits with the leadership and transportation of the product line with itself.
- the material web can be mechanically stabilized quickly and effectively by the embossing process that follows immediately after the heating process and can then be guided and transported more easily and safely. Undesirable deformations of the web on transport routes behind the heating device can be avoided.
- a particular advantage of the claimed embossing technology lies in the possibility of increasing the output and increasing the speed of the running web. Due to the thermal energy already contained in the web of material, it is sufficient for the embossing process to subject the web of material to the embossing tool and the fluidic negative pressure and/or positive pressure for a short time and space.
- the deformations introduced into the material web are quickly fixed by thermal adhesion or fusing of the fibers.
- the temperature difference mentioned at the outset between the material web and the embossing tool and/or the fluid flow is particularly favorable for this.
- the fibers in the material web can thus be taken along by the fluid flow or deformed without the risk of adhesion and only fixed at the end of the embossing process.
- fiber fly is prevented by the embossing body and, if necessary, the counter-body, particularly if the web of material has already been pre-consolidated by the heating device and the fibers contained therein are bonded.
- the claimed embossing device and the claimed embossing method can have the following configurations, which can be used individually or in combination with one another.
- the embossing tool can have an embossing body with a perforated body shell against which the web (2) rests.
- the embossing tool can also have a counter-body with a perforated body casing, which is arranged opposite the embossing body transversely to the material web.
- the perforated casing of the body of the embossing body of the embossing tool can be smooth-walled on the outside facing the material web.
- the embossing body in particular the embossing roller, can be partially covered or wrapped by the material web.
- the embossing device can have a preferably controllable overpressure source, in particular a blowing device, which directs a fluid flow, in particular a gas flow, against the embossing body and the material web lying there.
- a blowing device which directs a fluid flow, in particular a gas flow, against the embossing body and the material web lying there.
- the overpressure source in particular a blowing device, can be fluidically connected to a preferably hollow counter-body, in particular a rotatable counter-roller.
- the overpressure source in particular a blowing device, can be fluidically connected to a nozzle or diaphragm directed towards the embossing body and the material web lying there.
- the overpressure source in particular a blowing device, can be fluidically connected to a preferably hollow counter-body.
- the nozzle or screen can be arranged in the opposite body. It can preferably be arranged stationary there.
- the nozzle in the counter-body can be directed towards a contact point between the embossing body, counter-body and material web.
- the embossing device can have a preferably controllable vacuum source, in particular a suction device, which is fluidically connected to a preferably hollow embossing body.
- the negative pressure source in particular a suction device
- the positive pressure source in particular a blowing device
- the vacuum source in particular a suction device, and the overpressure source, in particular a blowing device, of the embossing device can be connected to form a circulating device.
- the embossing device can have a fluid preparation for the supplied or circulated fluid flow, in particular gas flow.
- the perforation of the embossing body and the perforation of the counter-body can be matched to one another and aligned at the contact point of the embossing body, counter-body and material web for the passage of a fluid flow, in particular a gas flow.
- the perforation of the embossing body and, if applicable, the perforation of the counter-body can be arranged and designed to form a desired embossing pattern.
- the embossing body and the counter-body can have a common drive technology or a synchronized drive technology.
- the embossing device can have a conveying device for the preferably continuous conveying of the material web.
- the embossing device can be provided and designed for a hot web of material, with the embossing tool having a lower temperature than the web of material.
- the embossing device can have a cooling device for the embossing tool.
- the embossing device can have an adjusting device for feeding the embossing tool to the material web.
- the embossing device can be arranged directly behind the heating device
- the embossing device can be attached to the heating device.
- the embossing device can be followed by a cooling section for the web of material.
- the invention relates to an embossing device (4) and an embossing method for a web (2).
- the invention also relates to a heat treatment device (1), which is formed by an embossing device (4) and a heating device (3), and a heat treatment method.
- the invention also relates to a fiber treatment plant (29) with such an embossing device (4) and possibly also a heat treatment device (1).
- the invention also includes a treatment method for fibers carried out in the fiber treatment plant (29).
- the material web (2) consists of a textile fiber material. It is preferably a nonwoven fibrous material, e.g.
- the fiber material preferably consists of short cut fibers.
- the fibers can be synthetic fibers, in particular so-called BiCo fibers or two-component fibers. Alternatively, natural fibers or fiber mixtures are also possible.
- Figure 1 and 2 show variants of a
- Fiber treatment plant (29) for producing and processing such a web (2) A single-ply or multi-ply fiber web, which forms the web (2) in the early stage, is produced in a pile producer (30) on the input side, e.g. The fibrous web is then fed to a fleece layer (31), e.g. This can then be thermally solidified in a heating device (3). This process is also known as thermal bonding. The heated fibers in the web (2) melt at least partially and adhere to one another or connect to one another.
- the hot web (2) moving in the transport direction (25) then runs through an embossing device (4) in which the web (2) is subjected to a mechanical embossing process that is carried out with fluidic negative pressure and/or positive pressure in the manner described below.
- impressions can be made in the web (2).
- the web (2) can also be perforated.
- a cooling section (28) for the web (2) can be connected to the embossing device (4). Furthermore, any further processing, in particular cutting, winding, storing or similar possible.
- the embossing device (4) is arranged in the immediate vicinity of the heating device (3). It can be arranged directly behind the heating device (3) or attached to the heating device (3). In the variant of figure 2 there is a greater distance between the heating device (3) and the embossing device (4). If this should lead to excessive cooling of the web (2), an additional heating means (34) can be arranged in the space and upstream of the embossing device (4). Alternatively or additionally, one or more other measures can be taken to maintain the material web temperature that is advantageous for the embossing process.
- the embossing device (4) can thus be adjusted in one or more spatial axes, in particular in height and/or in the horizontal distance, and adapted to the heating device (3) and, if necessary, the position of the material web (2).
- the positioning device (33) can also be present in the other exemplary embodiments.
- the heating device (3) and the embossing device (4) can together form a heat treatment device (1).
- the embossing device (4) can represent an integral part of the heat treatment device (1). Alternatively, it can form a separate structural unit.
- FIG 3 and 4 show the heat treatment device (1).
- the heating device (3) is designed, for example, as an oven with a surrounding housing (26) and heats the web (2). This can be done with a hot gas, for example.
- the heating device (3) and / or Embossing device (4) has a conveying device (22) for the preferably continuous conveying of the web (2). Alternatively, the conveying movement can be discontinuous, in particular intermittent.
- the web (2) is transported in the transport direction (25) and leaves the heating device (3) and the housing (26) through an outlet (27).
- the additional heating means (34) can also be designed as an oven or alternatively as a radiant heater or in some other way.
- the conveying device (22) can be designed in several parts. In the oven area, for example, it has a revolving and preferably continuously driven endless conveyor belt (24) on which the web (2) rests. In the area of the embossing device (4), the conveyor device (22) has a web guide (23) with a plurality of at least partially driven deflection and drive rollers for the material web (2).
- the embossing device (4) has an embossing tool (5) for carrying out the embossing process on the moving web (2).
- plastic or permanent deformations are introduced into the web (2) in a fluidic way. These are local and discrete deformations. They can be in the form of embossings on the side that is acted upon, in particular the top side, of the web (2).
- the embossings can also be perforated. In this case, for example, local through-holes can be made in the end or crest area of the embossing designed as limited depressions.
- the embossing device (4) is provided and designed for a hot material web (2).
- the embossing tool (5) can have a lower temperature than the hot web (2).
- the embossing device (4) and the embossing tool (5) are attached to the web (2) and the web material, preferably fiber material, adapted.
- the embossing tool (5) embosses the material web (2) with fluidic negative pressure and/or fluidic positive pressure.
- the embossing tool (5) embosses and, if necessary, perforates the material web (2) with a fluid flow (6), which is preferably in the form of a gas flow, in particular an air flow.
- the fluid flow (6) can contain a liquid.
- the embossing tool (5) has an embossing body (7) with a perforated body casing (9) against which the web (2) rests.
- the embossing body (7) can have any suitable shape, e.g. a cubic or cuboid shape.
- the embossing body (7) is designed as a rotating embossing roller with a perforated cylinder jacket (9).
- the web (2) emerges from the outlet (27) of the heating device (3) with a preferably straight extension and, for example, in a horizontal direction. It can be detached from the conveyor belt (24) after the outlet (27) and then arrives at or on the embossing body (7) following in the transport direction (25).
- the material web (2) can lie against the rotating embossing roller (7) shown and be deflected over a larger angular range or angle of wrap of, for example, approximately 90° or more.
- figure 3 , 4 and 6 show different embodiments.
- the embossing tool has a counter-body (8) which is arranged opposite the embossing body (7) transversely to the web (2).
- a gap is formed between the embossing body (7) and the counter-body (8), through which the web (2) is guided.
- a contact point (32) of the body (7.8) and the web (2) are formed, on which the web (2) can be guided and possibly clamped.
- the contact point (32) can be in the form of a contact surface or contact line.
- the embossing body (7) can be arranged above or below the web (2). This also applies if there is no counter-body (8).
- Several counter-bodies (8, 8') can be assigned to an embossing body (7).
- the counter-body (8) also has a cylindrical shape and can be designed as a rotating counter-roller. It can also have a perforated body casing (11).
- the counter-body (8) can be designed as a hollow body. As a modification of the embodiment shown, the counter-body (8) can have a different shape, e.g. cubic or cuboid-like.
- the contact point (32) or the gap is located, for example, approximately in the middle of the wrapping of the web on the embossing roller (7).
- the counter-roller (8) is arranged e.g. diagonally below the embossing roller (7).
- the rollers (7, 8) rotate in opposite directions and move circumferentially at the contact point (32) in the running direction (25) of the web (2).
- the rotationally symmetrical bodies (7, 8) can be located radially opposite one another, for example.
- the casings (9, 11) of both bodies (7, 8) have a smooth wall or surface on the outside facing the material web (2) or the contact point (32).
- the embossing device (4) has a preferably controllable vacuum source (14) which is fluidically connected to the preferably hollow embossing body (7).
- the vacuum source (14) is designed, for example, as a suction device. From the vacuum source (14), a vacuum is applied to the perforation (10) of the body shell (9), the adjacent web material in the Perforation (10) sucks and deformed like a bulge.
- the cavity can be formed in the embossing body (7) or possibly only in the body casing (9).
- the embossing device (4) also has a preferably controllable overpressure source (15), which directs a fluid flow (6) against the embossing body (7) and the material web (2) lying there.
- the fluid flow (6) can be designed in different ways, for example as a continuous curtain or in the form of discrete streams of flow or fluid jets.
- the overpressure source (15) is designed, for example, as a blowing device which emits a gas flow, in particular an air flow.
- the fluid flow (6) can alternatively be formed by a liquid in the aforementioned manner.
- the negative pressure source (14) and the positive pressure source (15) can be arranged separately from one another and can be independent of one another in terms of fluid routing and possibly also temperature control. figure 3 shows such training.
- the negative pressure source (14) and the positive pressure source (15) can be fluidically connected to one another by a fluid return (18).
- the fluid flow (6) is thereby circulated in an essentially closed circuit.
- the vacuum source (14) and the overpressure source (15) can also be connected to form a circulating device (16).
- You can form a structural and device-technical unit, for example in the form of a blower or ventilator with a suction and blowing side.
- the fluid flow (6) can have a lower temperature than the material web (2) to which it is applied.
- it has the external ambient temperature outside of the heating device (3) or can be cooled with a cooler, for example a heat exchanger.
- the lower temperature is advantageous for the formation and subsequent hardening of the deformations of the web of material mentioned at the perforation (10) of the embossing body (7).
- the fluid flow (6) directed against the perforation (10) can support the deformation of the material web area lying there. For this purpose, it can have a relatively large flow cross section.
- the embossing device (4) can also have a cooling device (20) for the embossing tool (5).
- This can be air or water cooling, for example, with which the embossing body (7) and/or the counter-body (8), in particular their respective body casing (9, 11), is cooled.
- the cooling device (20) can be present in addition to the cooling of the fluid flow (6), which may be present.
- the embossing device (4) can have a fluid preparation (19) for the supplied or circulated fluid flow (6).
- the fluid treatment (19) can, for example, filter or clean the supplied or circulated fluid flow (6) in some other way. If required, it can also take care of their conditioning, in particular cooling, dehumidification or the like.
- the excess pressure source (15), in particular the blowing device, is fluidically connected, for example, to a nozzle (17) directed towards the embossing body (7) and the material web (2) lying there.
- the nozzle (17) is preferably arranged in a stationary manner in the hollow counter-body (8) and is directed on the outlet side toward the contact point (32) of the embossing body (7), counter-body (8) and web (2).
- the nozzle (17) emits said fluid flow (6) through the perforation (12) of the counter-body (8) and the web (2) and the perforation (10) of the embossing body (7).
- the nozzle (17) is preferably directed with its orifice radially against the body casing (11) of the counter-roller (8).
- the mouth opening can be designed in any suitable manner. It can also be adapted to the hole(s) (10,12). For example, it can be designed as a continuous slit or as a series of discrete small point-like or slit-like orifices.
- the mouth opening can be single or multiple.
- the perforation (10, 12) of the embossing body (7) and the counter-body (8) can be matched to one another. They have one or more passage openings in the body casing (9, 11) for the fluid flow (6). They can also have a similar distribution of openings for the passage of the fluid flow (6) and can be arranged in alignment. For the passage of the fluid flow (6), the openings of the perforations (10,12) in the preferably synchronously rotating rollers (7,8) each coincide at the contact point (32).
- the openings of the perforation (10) of the embossing body (7) can in the embodiment shown by figure 4 be larger than the openings of the perforation (12) of the counter-body (8).
- the openings of the holes (10,12) are the same size.
- the proportions of the openings of the perforations (10, 12) can be varied and adjusted to achieve the desired deformation or perforation.
- the size and shape of the openings in the perforation (10) on the embossing side determine the shape of the plastic material web deformations produced during the embossing process.
- the shape can be arbitrary, eg punctiform with circular, oval or primatic outer contour or rod-shaped or cross-shaped or wave-shaped etc..
- the material web is pressed into the openings of the perforation (10) by the negative pressure and/or the positive pressure or blowing pressure and deformed like a bulge.
- the fluid flow (6) can also flow through and possibly perforate the deformed material web areas in the manner mentioned.
- figure 5 shows this arrangement of embossing body (7), counter-body (8) and a web of material (2) located between them at the contact point (32).
- figure 5 also shows on the left side the formation of the bead-like deformation of the web (2) by the fluid flow (6) in an opening of the perforation (10) of the embossing body (7). For the sake of clarity, this deformation is not shown for the other openings.
- figure 5 also shows a pairing and design of embossing and counter bodies (7,8) and their perforation (10,12) primarily intended for embossing bead-like deformations.
- the perforation (10) of the embossing body (7) and, if necessary, the perforation (12) of the counter-body (8) can be arranged and designed to form a desired embossing pattern.
- the perforations (10, 12) can in particular consist of a uniform or non-uniform matrix of perforation openings.
- the perforation openings are distributed over the surface of the respective body shell (9,11).
- the distribution can, for example, according to figure 4 and 5 be uniform, with several axial rows of holes extending over the entire body length being distributed evenly over the body or cylinder circumference. In another embodiment, the rows of holes can only extend over a portion of the length of the body or, if necessary, can also be interrupted.
- perforation openings may be arranged in a different pattern and a different distribution, which may only be arranged locally on the body shell and surrounded by solid shell areas.
- Such local clusters of perforation openings can be arranged several times over the body shell with a uniaxial or multiaxial offset, eg with an offset in the axial and circumferential direction of the rollers (7, 8).
- the perforation design can also be changed if necessary.
- the respective design of the perforation arrangement can serve both deformation and strengthening purposes, as well as decorative purposes.
- the embossing body (7) and the counter-body (8) can have a common or synchronized drive mechanism (13) for their movement, in particular rotation.
- the material web (2) is driven and moved on by the drive technology (13) and the contact or clamping contact.
- the aforementioned aligned arrangement of the perforations (10, 12) is ensured at the passage point of the fluid flow (6).
- the drive technology (13) can have one or more drives, in particular rotary drives.
- a suitable controller (not shown) can be present to control the drive technology (13) or its drive(s).
- the other components of the embossing device (4), in particular the overpressure and/or underpressure source (14, 15), can also be connected to this controller.
- the nozzle (17) locally directs a defined fluid flow (6) against the perforated body casing (11) of the preferably rotating counter-body (8). Discrete streams of flow, each directed towards an opening in the perforation (10), emerge from the openings in the perforation (12). Ambient air can also be sucked in by a negative pressure in the embossing body (7) or its body casing (9). will.
- the negative pressure in the embossing body (7) produces a bead-like deformation in its perforation (10), which can also be perforated with a sharp fluid flow (6) from the nozzle (17).
- the bead-like deformation is smaller or flatter than in the case of a larger perforation (12) according to FIG figure 5 .
- the ambient air can be drawn in through the gap at the contact point (32) and/or out of a hollow counter-body (8) through its perforation (12). Ambient air can be prevented from being sucked in outside the contact area (32) of the bodies or rollers (7, 8), e.g. by appropriately covering the perforation(s) (10, 12) of the embossing body (7) and/or the counter-body ( 8th) .
- the same effect can be achieved by an aperture (35) arranged in the hollow counter-body (8) which only has a local aperture at the said contact point (32) of the bodies (7, 8) or the passage point of the fluid flow (6). having.
- the overpressure source (15) can build up an overpressure in the entire hollow interior of the counter-body (7) or in a possibly multi-layered and hollow body casing (11).
- the counter-body (7) can be omitted, with only the nozzle (17) being present. It is also possible to provide only one overpressure source (15) or only one underpressure source (14). In the latter case, ambient air in particular can be sucked in by the negative pressure in the embossing body (7) or its body casing (9).
- the overpressure device (15), in particular its nozzle (17), can emit a sharp and preferably jet-like fluid flow (6).
- the same can be achieved with a corresponding design of an opening in the screen (35).
- the discrete fluid jets each directed against an opening in the perforation (10), have a very small diameter and can have a particularly high speed. This can be achieved by a particularly small opening diameter of the perforation (12) of the counter-body (8) and/or by a corresponding opening design of the nozzle (17) or the screen (35).
- the fluid jets are aimed at the central area of the significantly larger, e.g. by a factor of 10, openings of the perforation (10) on the embossing body (7) and the local deformation of the web (2) that is primarily generated by negative pressure and possibly cooled and solidified by ambient air. .
- the sharp fluid flow (6) or the fluid jets can be heated and have a high temperature, which also thermally deforms and e.g. melts the fibers of the material web that are hit. You can perforate the hit deformation areas.
- the sharp fluid flow (6) or the fluid jets can act like a jet knife. For this purpose, it is advantageous to act on the material web (2) in the middle area of the wrapping on the embossing body (7).
- a different shape and arrangement of the counter-body (8) is possible, which is designed, for example, as an embossing roller with preferably radial pin-like or needle-like projections with a coordinated number and distribution. These engage in the openings of the perforation (10) and mechanically support the fluidic and negative pressure on Embossing body (7) caused deformation process and / or cause perforation of the deformations.
- the components of the embossing tool (5) are each present individually.
- multiple arrangements are possible.
- several nozzles (17) can be arranged in the counter-body (8) or free-standing.
- the embossing device (4) can have an adjusting device (21) for feeding the embossing tool (5) to the web (2).
- an adjusting device (21) for feeding the embossing tool (5) to the web (2).
- the controllable adjusting devices (21) are in figure 4 indicated schematically by arrows.
- the embossing device (4) is arranged in the transport direction (25) of the moving web (2) behind the heating device (3). It is located close to the outlet (27). In the illustrated and preferred exemplary embodiments, the embossing device (4) is arranged directly behind the heating device (3). The embossing device (4) is preferably attached to the heating device (3) and its housing (26). The web of material (2) emerging from the outlet (27) thus runs directly into the embossing device (4). The web (2) does not cool down over this short distance, or only cools down to an insignificant extent.
- the embossing device (4) forms a
- the web (2) is mechanically stabilized and strengthened in the manner mentioned by the mechanical embossing and/or perforations.
- the mechanical strength in particular also the tensile strength in the running direction, is so great that the web (2) guided via deflection and drive rollers of the web guide (23) and can be driven with a clamping connection or, if necessary, with a corresponding roller design with a positive connection.
- Heat treatment device (1) can be an in figure 3 indicated detection device (32) for one or more process parameters. This can be, for example, the temperature of the web (2) and/or the embossing tool (5). Furthermore, the path and/or tool speed, the path structure, etc. can be detected.
- the detection device (32) can have one or more suitable sensors or similar detection means for parameter detection, e.g. a temperature sensor, a thermal imaging camera or the like.
- a connection option can also exist for the other components of the heat treatment device (1) or the entire system. The controller controls and regulates the embossing process and, if necessary, other processes or devices.
- figure 6 shows a variant of the embossing device (4) or the embossing tool (5), in which two or more counter-rollers (8, 8') are assigned to an embossing roller (7).
- the counter-rollers (8, 8') are distributed one behind the other in the running direction of the web (2) and on the circumference of the embossing roller (7).
- the counter-rollers (8, 8') can have different perforations (12, 12').
- the size and distribution of the openings of the perforation (12) of a counter-roller (8) can, for example, in the above and in figure 5 way shown correspond to the perforation (10) of the embossing body (7).
- the openings of the perforation (12') of the counter-roller following in the direction of web travel (8') are smaller than the openings of the perforation (10) of the embossing roller (7).
- the small openings of the perforation (12) are arranged at the contact point (32) in each case in an overlapping manner, preferably in centric alignment, opposite the openings of the perforation (10).
- the small openings and/or a nozzle (17) (not shown) each emit a sharp jet of fluid which penetrates and perforates the associated and already existing deformation of the web (2).
- figure 6 also shows the stationary arrangement of a diaphragm (35) instead of a nozzle (17) on the backing roll (8).
- the counter-rollers (8,8') are in figure 6 connected to a circulating device (16) and are supplied together with a fluid, in particular air, which is preferably supplied under pressure and is circulated.
- the fluids supplied can, as in figure 6 shown, conditioned in the same way, in particular tempered.
- the fluid supplied to the counter-roller (8') for the perforating can have a higher temperature.
- the counter-rollers (8, 8') can each be assigned their own overpressure source (15).
- a counter-roller (8, 8') rotates in a hollow Fluid supply with overpressure via a blowing device and additional supply of ambient air possible.
- the embossing device (4) has a single embossing tool (5).
- a multiple arrangement of embossing tools (5) can be present.
- the embossing body (7) in particular the embossing roller, is partially covered or wrapped by the material web (2). Alternatively, tangential alignment is possible.
- the embossing body (7) and possibly the counter-body (8) do not have to be part of the web guide (23). They can also have a body shell (9, 11) that is shaped differently in the contact area, in particular flat. They can be intermittently delivered to and removed from the material web (2), in particular a flat material web area, for embossing.
- the web (2) can be moved discontinuously in this and other cases. It is also possible to switch the negative pressure source (14) and/or the positive pressure source (15) and have them act intermittently.
- embossing device (4) it is also possible to design the embossing device (4) as an independent and separate structural unit. It can also be spaced further away from the heating device (3) in the transport direction (25) of the web (2) than in the exemplary embodiments shown. The conveyor (22) is adapted accordingly for this.
- the distance from the heating device (3) can be chosen just large enough that no heat loss that is detrimental to the embossing process occurs in the material web (2). Thermal insulation can avoid or minimize heat loss from the material web (2) and allow larger distances.
- further machine parts or components can also be arranged between the embossing device (4) and the heating device (3), which subjects the material web (2) to an additional treatment.
- a single web (2) runs through the heating device (3) and the embossing device (4).
- a multiple arrangement of material webs (2) is possible.
- several webs of material (2) can be transported separately from one another through the heating device (3) and brought together at the embossing device (3) for a common embossing process. It is also possible to assign one embossing device (4) to several heating devices (3).
- the web (2) has a coherent, mat-like structure, the width of which is greater than the thickness. Before entering the embossing device (3), it can have a substantially flat and homogeneous surface on one broad side.
- the web (2) can alternatively of individual parallel strands are formed.
- the claimed embossing technique and possibly the heat treatment technique is also suitable, with appropriate adaptation, for webs (2) made of a different material, for example a strip or foil made of metal, plastic or the like.
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Prägeeinrichtung (4) und ein Prägeverfahren für eine Warenbahn (2) aus einem textilen Fasermaterial, insbesondere ein Nonwoven-Faservlies, mit einem Prägewerkzeug (5) das die Warenbahn (2) mit fluidischem Unterdruck und/oder fluidischem Überdruck prägt und ggf. perforiert. Das Prägewerkzeug (5) weist einen Prägekörper (7) mit einem gelochten Korpusmantel (9) auf, an dem die Warenbahn (2) anliegt.The invention relates to an embossing device (4) and an embossing method for a web (2) made of a textile fiber material, in particular a nonwoven fiber fleece, with an embossing tool (5) which embosses the web (2) with fluidic negative pressure and/or fluidic positive pressure and possibly perforated. The embossing tool (5) has an embossing body (7) with a perforated body casing (9) against which the web (2) rests.
Description
Die Erfindung betrifft eine Prägeeinrichtung und ein Prägeverfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff der selbstständigen Ansprüche.The invention relates to an embossing device and an embossing method with the features in the preamble of the independent claims.
Aus der Praxis sind Prägeeinrichtungen mit Prägewalzen bekannt, die auf eine abgekühlte Warenbahn aus einem textilen Fasermaterial, insbesondere ein Nonwoven-Faservlies einwirken. Diese Prägewalzen sind beheizt.Embossing devices with embossing rollers are known from practice, which act on a cooled web of textile fiber material, in particular a nonwoven fiber web. These embossing rollers are heated.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Prägetechnik aufzuzeigen.It is the object of the present invention to provide an improved embossing technique.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The invention solves this problem with the features in the main claim.
Mit der beanspruchten Prägetechnik, d.h. der Prägeeinrichtung und dem Prägeverfahren, kann eine höhere Effizienz hinsichtlich Funktion und Qualität des Prägevorgangs sowie Bau- und Energieaufwand erreicht werden. Das Prägen kann zu unterschiedlichen Zwecken durchgeführt werden, z.B. zum Verfestigen und ggf. auch Perforieren der Warenbahn oder zu Dekorationszwecken. Die Warenbahn besteht bevorzugt aus einem textilen Fasermaterial, das z.B. ein Nonwoven-Faservlies sein kann.With the claimed embossing technology, i.e. the embossing device and the embossing method, a higher efficiency in terms of function and quality of the embossing process as well as construction and energy costs can be achieved. Embossing can be carried out for different purposes, e.g. to strengthen and possibly also perforate the material web or for decorative purposes. The web of material preferably consists of a textile fiber material, which can be a nonwoven fiber fleece, for example.
Bei der beanspruchten Prägetechnik wird die Warenbahn von einem Prägewerkzeug mit fluidischem Unterdruck und/oder fluidischem Überdruck geprägt. Die Warenbahn kann insbesondere mit einer Fluidströmung, bevorzugt einer Gasströmung, geprägt und ggf. auch perforiert werden. Das Prägewerkzeug weist hierfür einen Prägekörper mit einem gelochten Korpusmantel auf, an dem die Warenbahn anliegt. Der fluidische Druck kann hierbei von der Innenseite des Prägekörpers und/oder von außen her wirken. Der fluidische Druck bzw. die Fluidströmung bewegt den beaufschlagten Warenbahnbereich in das darunter liegende Durchgangsloch des Korpusmantels und verformt diesen Warenbahnbereich dabei plastisch und dauerhaft unter Bildung eines lokalen Wulstes oder einer Kalotte. Die Wölbungsrichtung der Verformung und die Fluidströmung sind gleich gerichtet.In the case of the claimed embossing technique, the material web is embossed by an embossing tool with fluidic negative pressure and/or fluidic positive pressure. The web of material can in particular be embossed with a fluid flow, preferably a gas flow, and possibly also perforated. For this purpose, the embossing tool has an embossing body with a perforated body shell, against which the material web rests. The fluidic pressure can come from the inside of the Embossing body and / or act from the outside. The fluidic pressure or the fluid flow moves the material web area that is acted upon into the underlying through-hole of the body casing and deforms this material web area plastically and permanently, forming a local bulge or a dome. The buckling direction of the deformation and the fluid flow are in the same direction.
Eine scharfe, insbesondere strahlartige, und ggf. sehr heiße Fluidströmung ist für eine Perforation der z.B. bereits durch Unterdruck am Prägekörper erzeugten und in der dortigen Lochung befindlichen lokalen Verformungen der Warenbahn besonders günstig. Insbesondere kann eine Düse oder Blendenöffnung der Überdruckeinrichtung eine dünne, vorzugsweise heiße, Fluidströmung emittieren, die einen ggf. bereits verformten Bereich der Warenbahn perforiert.A sharp, in particular jet-like, and possibly very hot fluid flow is particularly favorable for perforating the local deformations of the material web that have already been generated, for example, by negative pressure on the embossing body and are located in the perforation there. In particular, a nozzle or screen opening of the overpressure device can emit a thin, preferably hot, fluid flow that perforates a possibly already deformed area of the material web.
Der Prägekörper kann eine beliebige geeignete Formgebung haben und ist vorzugsweise als rotierende Prägewalze ausgebildet. An der Lochung des Korpusmantels wird das Warenbahnmaterial lokal in den Innenraum des Prägekörpers bzw. des Korpusmantels hineingezogen und dabei verformt und verfestigt. Der gelochte Korpusmantel ist an der zur Warenbahn gerichteten Außenseite vorzugsweise glattwandig ausgebildet.The embossing body can have any suitable shape and is preferably designed as a rotating embossing roller. At the perforation of the body shell, the web material is drawn locally into the interior of the embossing body or the body shell and is deformed and solidified in the process. The perforated body shell is preferably smooth-walled on the outside facing the material web.
Die zur fluidischen Prägung eingesetzte Fluidströmung, insbesondere Gasströmung, kann eine niedrigere Temperatur als die beaufschlagte Warenbahn, insbesondere der druckbeaufschlagte oder durchströmte Warenbahnbereich, aufweisen. Diese Temperaturdifferenz ist günstig für die Ausbildung und Verfestigung der lokalen Verformung. Andererseits kann die besagte Fluidströmung eine gleiche oder höhere Temperatur als die beaufschlagte Warenbahn haben, wodurch eine Abkühlung der Warenbahn verzögert und ihre plastische Verformbarkeit länger aufrechterhalten wird. Dies kann für eine mehrstufige Prägeverformung und/oder für eine nachfolgende Perforation von Vorteil sein.The fluid flow used for fluidic embossing, in particular gas flow, can have a lower temperature than the material web that is acted upon, in particular the area of the material web that is acted upon by pressure or through which flow occurs. This temperature difference is favorable for the formation and hardening of the local deformation. On the other hand, said fluid flow can have the same or a higher temperature than the material web acted upon, as a result of which cooling of the material web is delayed and its plastic deformability is maintained longer. This can be used for multi-stage embossing deformation and/or be beneficial for a subsequent perforation.
In einer einfachen Ausführungsform kann ein am Prägekörper angelegter Unterdruck aus einer bevorzugt steuerbaren Unterdruckquelle, insbesondere einer Saugeinrichtung, genügen. In einer anderen Ausführungsform kann zusätzlich ein an der gegenüberliegenden Warenbahnseite bzw. Außenseite wirkender Überdruck von einer bevorzugt steuerbaren Überdruckquelle, insbesondere einer Blaseinrichtung, einwirken. Hierdurch kann eine Fluidströmung, insbesondere Gasströmung, gegen den Prägekörper und die dort anliegende Warenbahn gerichtet werden, welche die besagte Verformung der Warenbahn in der Lochung des Prägekörpers bewirkt oder unterstützt. In einer weiteren Abwandlung kann nur ein solcher Überdruck bzw. eine Überdruckquelle, insbesondere Blaseinrichtung, vorhanden sein.In a simple embodiment, a negative pressure applied to the embossing body from a preferably controllable negative pressure source, in particular a suction device, can suffice. In another embodiment, an overpressure from a preferably controllable overpressure source, in particular a blowing device, can also act on the opposite side of the material web or the outside. As a result, a fluid flow, in particular a gas flow, can be directed against the embossing body and the web of material lying there, which causes or supports the said deformation of the web of material in the perforation of the embossing body. In a further modification, only one such overpressure or one overpressure source, in particular a blowing device, can be present.
Ferner ist der Einsatz eines Gegenkörpers vorteilhaft, der an der freien Außenseite der Warenbahn anliegt, so dass die Warenbahn zwischen dem Prägekörper und dem Gegenkörper an einer Kontaktstelle gehalten und ggf. eingespannt werden kann. Der Gegenkörper kann außenseitig glattwandig ausgebildet sein. Er kann ebenfalls eine Lochung aufweisen, die an die Lochung des Prägekörpers adaptiert ist. Dies erlaubt die Erzeugung und Richtung einer Fluidströmung aus dem Gegenkörper durch die Warenbahn in den Prägekörper. Dies kann für eine besonders günstige und dauerhafte Verformung der Warenbahn sorgen.Furthermore, the use of a counter-body is advantageous, which bears against the free outside of the web of material, so that the web of material can be held at a contact point between the embossing body and the counter-body and can be clamped if necessary. The counter-body can be designed with smooth walls on the outside. It can also have a perforation that is adapted to the perforation of the embossing body. This allows the generation and direction of a fluid flow from the counter-body through the web into the embossing body. This can ensure a particularly favorable and permanent deformation of the web.
Ein Gegenkörper ist auch für eine gezielte Temperaturbeeinflussung der Warenbahn an der Kontaktstelle und/oder für eine Temperierung der Fluidströmung von Vorteil.A counter body is also advantageous for a targeted influencing of the temperature of the material web at the contact point and/or for temperature control of the fluid flow.
Die Unterdruck- und/oder Überdruckquelle können separat angeordnet oder ggf. auch zu einer Umwälzeinrichtung verbunden sein. Die besagte Fluidströmung kann dabei im Kreislauf geführt und ggf. auch aufbereitet werden. Die Fluidströmung kann bedarfsweise konditioniert werden, z.B. hinsichtlich Temperatur und/oder Feuchte. Ferner ist es möglich, in den Gegenkörper zusätzlich oder alternativ Umgebungsluft zuzuführen.The underpressure and/or overpressure source can be arranged separately or possibly also connected to a circulating device. Said fluid flow can be circulated and possibly also processed. The fluid flow can be conditioned as required, e.g. with regard to temperature and/or humidity. Furthermore, it is possible to additionally or alternatively feed ambient air into the counter-body.
Dem Prägekörper können ein oder mehrere Gegenkörper zugeordnet werden. Bei einer Mehrfachanordnung können die Gegenkörper gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Sie können z.B. eine unterschiedliche Lochung, insbesondere unterschiedliche Lochgrößen, aufweisen. Sie können auch ohne oder mit einer Blaseinrichtung, insbesondere zum Perforieren, ausgerüstet sein.One or more counter bodies can be assigned to the embossing body. In the case of a multiple arrangement, the counter-bodies can be of the same or different design. For example, they can have different perforations, in particular different hole sizes. They can also be equipped with or without a blowing device, in particular for perforating.
Mit der Lochung des Prägekörpers und ggf. der Lochung des Gegenkörpers kann ein gewünschtes Prägemuster in der Warenbahn erzeugt werden. Hierdurch lassen sich außer der Verfestigung der Warenbahn auch dekorative oder andere Effekte erzielen. Zudem lässt sich durch eine Lochungsabstimmung die Form und Größe einer fluidischen Verformung, insbesondere Prägung, der Warenbahn beeinflussen und einstellen.With the perforation of the embossing body and, if necessary, the perforation of the counter-body, a desired embossing pattern can be produced in the web of material. In this way, decorative or other effects can be achieved in addition to strengthening the web. In addition, the shape and size of a fluidic deformation, in particular embossing, of the web can be influenced and adjusted by matching the perforation.
Die beanspruchte Prägetechnik kann innerhalb oder außerhalb einer Heizeinrichtung, insbesondere eines Ofens, zur Thermoverfestigung der Warenbahn durchgeführt werden. Das bevorzugte Prägen außerhalb und im nahen Anschluss an die Heizeinrichtung hat den Vorteil, dass die in der Warenbahn vorhandene Wärme und Temperatur genutzt werden kann, um eine plastische und dauerhafte Verformung der Warenbahn und des enthaltenen Fasermaterials beim Prägen zu erreichen. Hierbei kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Warenbahn und dem Prägewerkzeug von Vorteil sein. Mit einer Kühleinrichtung für das Prägewerkzeug kann die Temperaturdifferenz optimiert sowie gesteuert und geregelt werden.The claimed embossing technique can be carried out inside or outside of a heating device, in particular an oven, for thermosetting the web. The preferred embossing outside of and in close proximity to the heating device has the advantage that the heat and temperature present in the web of material can be used to achieve a plastic and permanent deformation of the web of material and the fiber material it contains during embossing. A temperature difference between the web and the embossing tool can be advantageous here. With a cooling device for the embossing tool the temperature difference can be optimized as well as controlled and regulated.
Die beanspruchte Prägetechnik eignet sich besonders für eine kontinuierlich bewegte Warenbahn. Die Ausbildung des Prägewerkzeugs mit einem rotierenden und bevorzugt zylindrischen Prägekörper sowie ggf. einem entsprechend ausgebildeten, bevorzugt zylindrischen, Gegenkörper ist dabei von besonderem Vorteil. Ferner sind synchronisierte Antriebe für die besagten Präge- und Gegenkörper oder ein gemeinsamer Antrieb günstig.The claimed embossing technique is particularly suitable for a continuously moving material web. The formation of the embossing tool with a rotating and preferably cylindrical embossing body and possibly a correspondingly formed, preferably cylindrical, counter-body is of particular advantage. Furthermore, synchronized drives for said embossing and counter bodies or a common drive are favorable.
Die Prägeeinrichtung kann eine eigenständige Baueinheit darstellen, die einer Heizeinrichtung für die Warenbahn z.B. einem Thermobonding-Ofen, zugeordnet sein kann. Dies kann im Wege der Erstausrüstung oder Nachrüstung bzw. Umrüstung erfolgen. Eine Positioniereinrichtung ist für die räumliche Zuordnung vorteilhaft. Die Prägeeinrichtung kann auch mit der Heizeinrichtung zu einer Wärmebehandlungseinrichtung kombiniert werden.The embossing device can represent an independent structural unit that can be assigned to a heating device for the material web, e.g. a thermobonding oven. This can be done by way of original equipment or retrofitting or conversion. A positioning device is advantageous for spatial allocation. The embossing device can also be combined with the heating device to form a heat treatment device.
Die Prägeeinrichtung kann zur effizienten Ausnutzung der in der Warenbahn vorhandenen Wärmeenergie sehr nahe an der Heizeinrichtung angeordnet, insbesondere an dieser angebaut werden. Die enge Zuordnung von Heizeinrichtung und Prägeeinrichtung spart außer Energie auch Platz und Bauaufwand. Alternativ ist ein größerer Abstand zwischen Heizeinrichtung und Prägeeinrichtung möglich, wobei ein zusätzliches Heizmittel zwischengeschaltet sein kann. Eine Erfassungseinrichtung für Prozessparameter, insbesondere Temperatur(en), erlaubt eine optimale Steuerung des Prägeprozesses. An die Prägeeinrichtung kann sich eine Kühlstrecke beliebiger Art anschließen.The embossing device can be arranged very close to the heating device for efficient utilization of the heat energy present in the web of material, in particular it can be attached to it. The close association of heating device and embossing device saves not only energy but also space and construction costs. Alternatively, a greater distance between the heating device and the embossing device is possible, in which case an additional heating means can be interposed. A detection device for process parameters, in particular temperature(s), allows optimal control of the embossing process. Any type of cooling section can be connected to the embossing device.
Mit dem Prägeprozess kann die eingangs erwähnte Verfestigung der Warenbahn erreicht werden. Dies bringt auch Vorteile mit der Führung und dem Transport der Warenbahn mit sich. Die Warenbahn kann durch den unmittelbar an den Heizprozess anschließenden Prägeprozess schnell und wirksam mechanisch stabilisiert werden und lässt sich anschließend leichter und sicherer führen und transportieren. Unerwünschte Verformungen der Warenbahn auf Transportstrecken hinter der Heizeinrichtung können vermieden werden.The embossing process can be used to achieve the strengthening of the web of material mentioned at the beginning. This also brings benefits with the leadership and transportation of the product line with itself. The material web can be mechanically stabilized quickly and effectively by the embossing process that follows immediately after the heating process and can then be guided and transported more easily and safely. Undesirable deformations of the web on transport routes behind the heating device can be avoided.
Ein besonderer Vorteil der beanspruchten Prägetechnik liegt in der Möglichkeit zur Leistungssteigerung und zur Erhöhung der Geschwindigkeit der laufenden Warenbahn. Durch die bereits in der Warenbahn enthaltene Wärmeenergie genügt für den Prägeprozess eine räumlich und zeitlich kurze Beaufschlagung der Warenbahn mit dem Prägewerkzeug und dem fluidischen Unterdruck und/oder Überdruck. Die eingebrachten Verformungen in der Warenbahn werden durch ein thermisches Anhaften oder ein Verschmelzen der Fasern schnell fixiert. Hierfür ist die eingangs genannte Temperaturdifferenz zwischen Warenbahn und Prägewerkzeug und/oder Fluidströmung besonders günstig. Die Fasern in der Warenbahn können dadurch ohne Anhaftgefahr von der Fluidströmung mitgenommen bzw. verformt und erst am Ende des Prägevorgangs fixiert werden. Außerdem wird Faserflug durch den Prägekörper und ggf. den Gegegenkörper verhindert, insbesondere wenn die Warenbahn bereits durch die Heizeinrichtung vorverfestigt und die enthaltenen Fasern gebunden sind.A particular advantage of the claimed embossing technology lies in the possibility of increasing the output and increasing the speed of the running web. Due to the thermal energy already contained in the web of material, it is sufficient for the embossing process to subject the web of material to the embossing tool and the fluidic negative pressure and/or positive pressure for a short time and space. The deformations introduced into the material web are quickly fixed by thermal adhesion or fusing of the fibers. The temperature difference mentioned at the outset between the material web and the embossing tool and/or the fluid flow is particularly favorable for this. The fibers in the material web can thus be taken along by the fluid flow or deformed without the risk of adhesion and only fixed at the end of the embossing process. In addition, fiber fly is prevented by the embossing body and, if necessary, the counter-body, particularly if the web of material has already been pre-consolidated by the heating device and the fibers contained therein are bonded.
Die vorbekannten Prägeeinrichtungen mit beheizten Prägewalzen haben demgegenüber eine wesentlich reduzierte Leisungsfähigkeit und Effizienz. Der Wärmeeintrag aus der Prägewalze in die Warenbahn braucht eine gewisse Zeit, was die mögliche Warenbahngeschwindigkeit deutlich reduziert.In contrast, the previously known embossing devices with heated embossing rollers have a significantly reduced performance and efficiency. The heat input from the embossing roller into the web takes a certain amount of time, which significantly reduces the possible web speed.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.
Die beanspruchte Prägeeinrichtung und das beanspruchte Prägeverfahren können folgende Ausgestaltungen aufweisen, die einzeln oder in Kombination untereinander eingesetzt werden können.The claimed embossing device and the claimed embossing method can have the following configurations, which can be used individually or in combination with one another.
Das Prägewerkzeug kann einen Prägekörper mit einem gelochten Korpusmantel aufweisen, an dem die Warenbahn (2) anliegt.The embossing tool can have an embossing body with a perforated body shell against which the web (2) rests.
Das Prägewerkzeug kann auch einen Gegenkörper mit einem gelochten Korpusmantel aufweisen, der dem Prägekörper quer zur Warenbahn gegenüberliegend angeordnet ist.The embossing tool can also have a counter-body with a perforated body casing, which is arranged opposite the embossing body transversely to the material web.
Der gelochte Korpusmantel des Prägekörper des Prägewerkzeugs kann an der zur Warenbahn weisenden Außenseite glattwandig ausgebildet sein.The perforated casing of the body of the embossing body of the embossing tool can be smooth-walled on the outside facing the material web.
Der Prägekörper, insbesondere die Prägewalze, kann bereichsweise von der Warenbahn bedeckt bzw. umschlungen sein.The embossing body, in particular the embossing roller, can be partially covered or wrapped by the material web.
Die Prägeeinrichtung kann eine bevorzugt steuerbare Überdruckquelle, insbesondere eine Blaseinrichtung, aufweisen, die eine Fluidströmung, insbesondere eine Gasströmung, gegen den Prägekörper und die dort anliegende Warenbahn richtet.The embossing device can have a preferably controllable overpressure source, in particular a blowing device, which directs a fluid flow, in particular a gas flow, against the embossing body and the material web lying there.
Die Überdruckquelle, insbesondere Blaseinrichtung, kann mit einem bevorzugt hohlen Gegenkörper, insbesondere einer drehbaren Gegenwalze, strömungstechnisch verbunden sein.The overpressure source, in particular a blowing device, can be fluidically connected to a preferably hollow counter-body, in particular a rotatable counter-roller.
Die Überdruckquelle, insbesondere Blaseinrichtung, kann mit einer gegen den Prägekörper und die dort anliegende Warenbahn gerichteten Düse oder Blende strömungstechnisch verbunden sein.The overpressure source, in particular a blowing device, can be fluidically connected to a nozzle or diaphragm directed towards the embossing body and the material web lying there.
Die Überdruckquelle, insbesondere Blaseinrichtung, kann mit einem bevorzugt hohlen Gegenkörper strömungstechnisch verbunden sein.The overpressure source, in particular a blowing device, can be fluidically connected to a preferably hollow counter-body.
Die Düse oder Blende kann im Gegenkörper angeordnet sein. Sie kann dort bevorzugt stationär angeordnet sein.The nozzle or screen can be arranged in the opposite body. It can preferably be arranged stationary there.
Die Düse im Gegenkörper kann auslassseitig gegen eine Kontaktstelle von Prägekörper, Gegenkörper und Warenbahn gerichtet sein.On the outlet side, the nozzle in the counter-body can be directed towards a contact point between the embossing body, counter-body and material web.
Die Prägeeinrichtung kann eine bevorzugt steuerbare Unterdruckquelle, insbesondere eine Saugeinrichtung, aufweisen, die mit einem bevorzugt hohlen Prägekörper strömungstechnisch verbunden ist.The embossing device can have a preferably controllable vacuum source, in particular a suction device, which is fluidically connected to a preferably hollow embossing body.
Die Unterdruckquelle, insbesondere eine Saugeinrichtung, und die Überdruckquelle, insbesondere eine Blaseinrichtung, können durch eine Fluidrückführung miteinander strömungstechnisch verbunden sein.The negative pressure source, in particular a suction device, and the positive pressure source, in particular a blowing device, can be fluidically connected to one another by a fluid return.
Die Unterdruckquelle, insbesondere eine Saugeinrichtung, und die Überdruckquelle, insbesondere eine Blaseinrichtung, der Prägeeinrichtung können zu einer Umwälzeinrichtung verbunden sein.The vacuum source, in particular a suction device, and the overpressure source, in particular a blowing device, of the embossing device can be connected to form a circulating device.
Die Prägeeinrichtung kann eine Fluidaufbereitung für die zugeführte oder umgewälzte Fluidströmung, insbesondere Gasströmung, aufweisen.The embossing device can have a fluid preparation for the supplied or circulated fluid flow, in particular gas flow.
Die Lochung des Prägekörpers und die Lochung des Gegenkörpers können aufeinander abgestimmt und für den Durchlass einer Fluidströmung, insbesondere Gasströmung, fluchtend an der Kontaktstelle von Prägekörper, Gegenkörper und Warenbahn angeordnet sein.The perforation of the embossing body and the perforation of the counter-body can be matched to one another and aligned at the contact point of the embossing body, counter-body and material web for the passage of a fluid flow, in particular a gas flow.
Die Lochung des Prägekörpers und ggf. die Lochung des Gegenkörpers können zur Ausbildung eines gewünschten Prägemusters angeordnet und ausgebildet sein.The perforation of the embossing body and, if applicable, the perforation of the counter-body can be arranged and designed to form a desired embossing pattern.
Der Prägekörper und der Gegenkörper können eine gemeinsame Antriebstechnik oder eine synchronisierte Antriebstechnik aufweisen.The embossing body and the counter-body can have a common drive technology or a synchronized drive technology.
Die Prägeeinrichtung kann eine Fördereinrichtung für die bevorzugt kontinuierliche Förderung der Warenbahn aufweisen.The embossing device can have a conveying device for the preferably continuous conveying of the material web.
Die Prägeeinrichtung kann für eine heiße Warenbahn vorgesehen und ausgebildet sein, wobei das Prägewerkzeug eine niedrigere Temperatur als die Warenbahn aufweist.The embossing device can be provided and designed for a hot web of material, with the embossing tool having a lower temperature than the web of material.
Die Prägeeinrichtung kann eine Kühleinrichtung für das Prägewerkzeug aufweisen.The embossing device can have a cooling device for the embossing tool.
Die Prägeeinrichtung kann eine Stelleinrichtung für die Zustellung des Prägewerkzeugs an die Warenbahn aufweisen.The embossing device can have an adjusting device for feeding the embossing tool to the material web.
Bei der beanspruchten Wärmebehandlungseinrichtung kann die Prägeeinrichtung direkt hinter der Heizeinrichtung angeordnet seinIn the heat treatment device claimed, the embossing device can be arranged directly behind the heating device
Bei der beanspruchten Wärmebehandlungseinrichtung kann die Prägeeinrichtung an die Heizeinrichtung angebaut sein.In the claimed heat treatment device, the embossing device can be attached to the heating device.
Bei der beanspruchten Wärmebehandlungseinrichtung kann der Prägeeinrichtung eine Kühlstrecke für die Warenbahn nachgeschaltet sein.In the claimed heat treatment device, the embossing device can be followed by a cooling section for the web of material.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
- Figur 1:
- eine schematische Darstellung einer Faserbehandlungsanlage mit einer Prägeeinrichtung und einer Wärmebehandlungseinrichtung,
- Figur 2:
- eine Variante der
Faserbehandlungsanlage von Figur 1 , - Figur 3:
- eine abgebrochene Darstellung einer Prägeeinrichtung an einer Heizeinrichtung,
- Figur 4:
- eine ausschnittsweise und vergrößerte Darstellung der
Prägeeinrichtung von Figur 3 , - Figur 5:
- eine Variante einer Walzenpaarung und
- Figur 6:
- eine Variante der
Prägeeinrichtung von Figur 3 und 4 .
- Figure 1:
- a schematic representation of a fiber treatment plant with an embossing device and a heat treatment device,
- Figure 2:
- a variant of the fiber treatment plant from
figure 1 , - Figure 3:
- a broken representation of an embossing device on a heating device,
- Figure 4:
- a detail and enlarged view of the embossing device from
figure 3 , - Figure 5:
- a variant of a pair of rollers and
- Figure 6:
- a variant of the embossing device from
figure 3 and4 .
Die Erfindung betrifft eine Prägeeinrichtung (4) und ein Prägeverfahren für eine Warenbahn (2). Die Erfindung betrifft ferner eine Wärmebehandlungseinrichtung (1), die von einer Prägeeinrichtung (4) und einer Heizeinrichtung (3) gebildet wird sowie ein Wärmebehandlungsverfahren. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Faserbehandlungsanlage (29) mit einer solchen Prägeeinrichtung (4) sowie ggf. auch einer Wärmebehandlungseinrichtung (1). Zur Erfindung gehört außerdem ein in der Faserbehandlungsanlage (29) durchgeführtes Behandlungsverfahren für Fasern.The invention relates to an embossing device (4) and an embossing method for a web (2). The invention also relates to a heat treatment device (1), which is formed by an embossing device (4) and a heating device (3), and a heat treatment method. Finally, the invention also relates to a fiber treatment plant (29) with such an embossing device (4) and possibly also a heat treatment device (1). The invention also includes a treatment method for fibers carried out in the fiber treatment plant (29).
Die Warenbahn (2) besteht in den gezeigten Ausführungsbeispielen aus einem textilen Fasermaterial. Vorzugsweise handelt es sich um ein Nonwoven-Fasermaterial, z.B. ein Nonwoven-Faservlies. Das Fasermaterial besteht vorzugsweise aus kurzen geschnittenen Fasern. Die Fasern können Kunstfasern, insbesondere sogenannten BiCo-Fasern oder zweiKomponenten-Fasern, sein. Alternativ sind auch Naturfasern oder Fasergemische möglich.In the exemplary embodiments shown, the material web (2) consists of a textile fiber material. It is preferably a nonwoven fibrous material, e.g. The fiber material preferably consists of short cut fibers. The fibers can be synthetic fibers, in particular so-called BiCo fibers or two-component fibers. Alternatively, natural fibers or fiber mixtures are also possible.
Faserbehandlungsanlage (29) zur Herstellung und Verarbeitung einer solchen Warenbahn (2). In einem eingangsseitigen Florerzeuger (30), z.B. einer Karde oder Krempel oder einer Airlay-Maschine, wird ein einlagiger oder mehrlagiger Faserflor hergestellt, der die Warenbahn (2) im Frühstadium bildet. Der Faserflor wird anschließend einem Vliesleger (31), z.B. einem Kreuzbandleger, zugeführt und dort zu einem mehrlagigen Faservlies abgelegt. Dieses kann anschließend in einer Heizeinrichtung (3) termisch verfestigt werden. Dieser Prozess wird auch als Thermobonding bezeichnet. Die erhitzten Fasern in der Warenbahn (2) schmelzen zumindest partiell und haften aneinander oder verbinden sich miteinander.Fiber treatment plant (29) for producing and processing such a web (2). A single-ply or multi-ply fiber web, which forms the web (2) in the early stage, is produced in a pile producer (30) on the input side, e.g. The fibrous web is then fed to a fleece layer (31), e.g. This can then be thermally solidified in a heating device (3). This process is also known as thermal bonding. The heated fibers in the web (2) melt at least partially and adhere to one another or connect to one another.
Anschließend durchläuft die in Transportrichtung (25) bewegte heiße Warenbahn (2) eine Prägeeinrichtung (4), in der die Warenbahn (2) einem mechanischen Prägeprozess unterworfen wird, der mit fluidischen Unterdruck und/oder Überdruck in der nachfolgend beschriebenen Weise durchgeführt wird. Hierbei können Einprägungen in die Warenbahn (2) eingebracht werden. Die Warenbahn (2) kann auch perforiert werden. An die Prägeeinrichtung (4) kann sich eine Kühlstrecke (28) für die Warenbahn (2) anschließen. Ferner ist eine beliebige Weiterverarbeitung, insbesondere auch ein Zuschneiden, Aufwickeln, Bevorraten oder dgl. möglich.The hot web (2) moving in the transport direction (25) then runs through an embossing device (4) in which the web (2) is subjected to a mechanical embossing process that is carried out with fluidic negative pressure and/or positive pressure in the manner described below. Here impressions can be made in the web (2). The web (2) can also be perforated. A cooling section (28) for the web (2) can be connected to the embossing device (4). Furthermore, any further processing, in particular cutting, winding, storing or similar possible.
In der Variante von
Positioniereinrichtung (33) für die Prägeeinrichtung (4) dargestellt. Damit lässt sich die Prägeeinrichtung (4) in einer oder mehreren Raumachsen, insbesondere in der Höhe und/oder im horizontalen Abstand verstellen und an die Heizeinrichtung (3) und ggf. die Lage der Warenbahn (2) anpassen. Die Positioniereinrichtung (33) kann auch bei den anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein.Positioning device (33) for the embossing device (4) shown. The embossing device (4) can thus be adjusted in one or more spatial axes, in particular in height and/or in the horizontal distance, and adapted to the heating device (3) and, if necessary, the position of the material web (2). The positioning device (33) can also be present in the other exemplary embodiments.
Die Heizeinrichtung (3) und die Prägeinrichtung (4) können miteinander eine Wärmebehandlungseinrichtung (1) bilden. Die Prägeeinrichtung (4) kann dabei einen integralen Bestandteil der Wärmebehandlungseinrichtung (1) darstellen. Sie kann alternativ eine separate Baueinheit bilden.The heating device (3) and the embossing device (4) can together form a heat treatment device (1). The embossing device (4) can represent an integral part of the heat treatment device (1). Alternatively, it can form a separate structural unit.
Die Fördereinrichtung (22) kann mehrteilig ausgebildet sein. Sie weist z.B. im Ofenbereich ein umlaufend bewegtes und bevorzugt kontinuierlich angetriebenes endloses Transportband (24) auf, auf dem die Warenbahn (2) aufliegt. Im Bereich der Prägeeinrichtung (4) weist die Fördereinrichtung (22) eine Bahnführung (23) mit mehreren und zumindest teilweise angetriebenen Umlenk- und Treibrollen für die Warenbahn (2) auf.The conveying device (22) can be designed in several parts. In the oven area, for example, it has a revolving and preferably continuously driven endless conveyor belt (24) on which the web (2) rests. In the area of the embossing device (4), the conveyor device (22) has a web guide (23) with a plurality of at least partially driven deflection and drive rollers for the material web (2).
Die Prägeeinrichtung (4) weist ein Prägewerkzeug (5) zur Durchführung des Prägeprozesses an der laufenden Warenbahn (2) auf. Bei dem Prägeprozess werden auf fluidischem Weg plastische bzw. dauerhafte Verformungen in die Warenbahn (2) eingebracht. Dies sind lokale und diskrete Verformungen. Sie können als Einprägungen an der beaufschlagten Seite, insbesondere Oberseite, der Warenbahn (2) ausgebildet sein. Die Einprägungen können zudem perforiert sein. Hierbei können z.B. lokal Durchgangslöcher im End- oder Kuppenbereich der als begrenzte Vertiefungen ausgebildeten Einprägungen eingebracht werden.The embossing device (4) has an embossing tool (5) for carrying out the embossing process on the moving web (2). During the embossing process, plastic or permanent deformations are introduced into the web (2) in a fluidic way. These are local and discrete deformations. They can be in the form of embossings on the side that is acted upon, in particular the top side, of the web (2). The embossings can also be perforated. In this case, for example, local through-holes can be made in the end or crest area of the embossing designed as limited depressions.
Die Prägeeinrichtung (4) ist für eine heiße Warenbahn (2) vorgesehen und ausgebildet. Das Prägewerkzeug (5) kann dabei eine niedrigere Temperatur als die heiße Warenbahn (2) haben. Die Prägeeinrichtung (4) und das Prägewerkzeug (5) sind an die Warenbahn (2) und das Bahnmaterial, vorzugsweise Fasermaterial, adaptiert.The embossing device (4) is provided and designed for a hot material web (2). The embossing tool (5) can have a lower temperature than the hot web (2). The embossing device (4) and the embossing tool (5) are attached to the web (2) and the web material, preferably fiber material, adapted.
Das Prägewerkzeug (5) prägt die Warenbahn (2) mit fluidischem Unterdruck und/oder fluidischem Überdruck. Insbesondere prägt und ggf. perforiert das Prägewerkzeug (5) die Warenbahn (2) mit einer Fluidströmung (6), die vorzugsweise als Gasströmung, insbesondere als Luftströmung ausgebildet ist. Alternativ kann die Fluidströmung (6) eine Flüssigkeit beinhalten.The embossing tool (5) embosses the material web (2) with fluidic negative pressure and/or fluidic positive pressure. In particular, the embossing tool (5) embosses and, if necessary, perforates the material web (2) with a fluid flow (6), which is preferably in the form of a gas flow, in particular an air flow. Alternatively, the fluid flow (6) can contain a liquid.
Das Prägewerkzeug (5) weist einen Prägekörper (7) mit einem gelochten Korpusmantel (9) auf, an dem die Warenbahn (2) anliegt. Der Prägekörper (7) kann eine beliebig geeignete Form, z.B. eine kubische bzw. quaderartige Form, aufweisen. In der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist der Prägekörper (7) als rotierende Prägewalze mit einem gelochten Zylindermantel (9) ausgebildet.The embossing tool (5) has an embossing body (7) with a perforated body casing (9) against which the web (2) rests. The embossing body (7) can have any suitable shape, e.g. a cubic or cuboid shape. In the preferred embodiment shown, the embossing body (7) is designed as a rotating embossing roller with a perforated cylinder jacket (9).
In der gezeigten Ausführungsform tritt die Warenbahn (2) aus dem Auslauf (27) der Heizeinrichtung (3) mit vorzugsweise gerader Erstreckung und z.B. in horizontaler Richtung aus. Sie kann nach dem Auslauf (27) vom Transportband (24) abgelöst werden und gelangt dann an oder auf den in Transportrichtung (25) folgenden Prägekörper (7). An der gezeigten rotierenden Prägewalze (7) kann die Warenbahn (2) dabei über einen größeren Winkelbereich bzw. Umschlingungswinkel von z.B. ca. 90° oder mehr anliegen und umgelenkt werden.
Das Prägewerkzeug weist in den gezeigten und bevorzugten Ausführungsformen einen Gegenkörper (8) auf, der dem Prägekörper (7) quer zur Warenbahn (2) gegenüberliegend angeordnet ist. Zwischen Prägekörper (7) und Gegenkörper (8) wird ein Spalt gebildet, durch den die Warenbahn (2) geführt ist. Hier kann eine Kontaktstelle (32) der Körper (7,8) und der Warenbahn (2) gebildet werden, an der die Warenbahn (2) geführt und ggf. eingespannt sein kann. Die Kontaktstelle (32) kann je nach Körpergeometrie als Kontaktfläche oder Kontaktlinie ausgebildet sein. Der Prägekörper (7) kann oberhalb oder unterhalb der Warenbahn (2) angeordnet sein. Dies gilt auch, wenn kein Gegenkörper (8) vorhanden ist. Einem Prägekörper (7) können mehrere Gegenkörper (8,8') zugeordnet sein.In the preferred embodiments shown, the embossing tool has a counter-body (8) which is arranged opposite the embossing body (7) transversely to the web (2). A gap is formed between the embossing body (7) and the counter-body (8), through which the web (2) is guided. Here a contact point (32) of the body (7.8) and the web (2) are formed, on which the web (2) can be guided and possibly clamped. Depending on the geometry of the body, the contact point (32) can be in the form of a contact surface or contact line. The embossing body (7) can be arranged above or below the web (2). This also applies if there is no counter-body (8). Several counter-bodies (8, 8') can be assigned to an embossing body (7).
Der Gegenkörper (8) hat ebenfalls eine zylindrische Form und kann als rotierende Gegenwalze ausgebildet sein. Er kann ferner einen gelochten Korpusmantel (11) aufweisen. Der Gegenkörper (8) kann als Hohlkörper ausgebildet sein. In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform kann der Gegenkörper (8) eine andere und z.B. kubische bzw. quaderartige Form aufweisen.The counter-body (8) also has a cylindrical shape and can be designed as a rotating counter-roller. It can also have a perforated body casing (11). The counter-body (8) can be designed as a hollow body. As a modification of the embodiment shown, the counter-body (8) can have a different shape, e.g. cubic or cuboid-like.
Die Kontaktstelle (32) bzw. der Spalt befindet sich z.B. etwa in der Mitte der Bahnumschlingung an der Prägewalze (7). Die Gegenwalze (8) ist dabei z.B. schräg unterhalb der Prägewalze (7) angeordnet. Die Walzen (7,8) rotieren gegensinnig und bewegen sich umfangseitig an der Kontaktstelle (32) in Laufrichtung (25) der Warenbahn (2). Die rotationssymmetrischen Körper (7,8) können einander z.B. radial gegenüber liegen. Die Korpusmäntel (9,11) beider Körper (7,8) weisen in den gezeigten Ausführungsformen an der zur Warenbahn (2) bzw. zur Kontaktstelle (32) gerichteten Außenseite eine glatte Wandung oder Oberfläche auf.The contact point (32) or the gap is located, for example, approximately in the middle of the wrapping of the web on the embossing roller (7). The counter-roller (8) is arranged e.g. diagonally below the embossing roller (7). The rollers (7, 8) rotate in opposite directions and move circumferentially at the contact point (32) in the running direction (25) of the web (2). The rotationally symmetrical bodies (7, 8) can be located radially opposite one another, for example. In the embodiments shown, the casings (9, 11) of both bodies (7, 8) have a smooth wall or surface on the outside facing the material web (2) or the contact point (32).
Die Prägeeinrichtung (4) weist eine bevorzugt steuerbare Unterdruckquelle (14) auf, die mit dem bevorzugt hohlen Prägekörper (7) strömungstechnisch verbunden ist. Die Unterdruckquelle (14) ist z.B. als Saugeinrichtung ausgebildet. Von der Unterdruckquelle (14) wird ein Unterdruck an der Lochung (10) des Korpusmantels (9) angelegt, der das anliegende Warenbahnmaterial in die Lochung (10) saugt und dabei wulstartig verformt. Die Hohlraumausbildung kann im Prägekörper (7) oder ggf. nur im Korpusmantel (9) vorhanden sein.The embossing device (4) has a preferably controllable vacuum source (14) which is fluidically connected to the preferably hollow embossing body (7). The vacuum source (14) is designed, for example, as a suction device. From the vacuum source (14), a vacuum is applied to the perforation (10) of the body shell (9), the adjacent web material in the Perforation (10) sucks and deformed like a bulge. The cavity can be formed in the embossing body (7) or possibly only in the body casing (9).
In der gezeigten Ausführungsform von
Die Unterdruckquelle (14) und die Überdruckquelle (15) können getrennt voneinander angeordnet und hinsichtlich der Fluidführung sowie ggf. auch der Temperierung unabhängig voneinander sein.
In der anderen Ausführungsform von
Die Fluidströmung (6) kann in einer Variante eine niedrigere Temperatur als die beaufschlagte Warenbahn (2) aufweisen. Sie hat z.B. die äußere Umgebungstemperatur außerhalb der Heizeinrichtung (3) oder kann mit einem Kühler, z.B. einem Wärmetauscher, gekühlt werden. Die niedrigere Temperatur ist zur Ausbildung und anschließende Verfestigung der erwähnten Warenbahnverformungen an der Lochung (10) des Prägekörpers (7) von Vorteil. Die gegen die Lochung (10) gerichtete Fluidströmung (6) kann die Verformung des dort anliegenden Warenbahnbereichs unterstützen. Sie kann hierfür einen relativ großen Strömungsquerschnitt aufweisen.In one variant, the fluid flow (6) can have a lower temperature than the material web (2) to which it is applied. For example, it has the external ambient temperature outside of the heating device (3) or can be cooled with a cooler, for example a heat exchanger. The lower temperature is advantageous for the formation and subsequent hardening of the deformations of the web of material mentioned at the perforation (10) of the embossing body (7). The fluid flow (6) directed against the perforation (10) can support the deformation of the material web area lying there. For this purpose, it can have a relatively large flow cross section.
Die Prägeeinrichtung (4) kann ferner eine Kühleinrichtung (20) für das Prägewerkzeug (5) aufweisen. Dies kann z.B. eine Luft- oder Wasserkühlung sein, mit der der Prägekörper (7) und/oder der Gegenkörper (8), insbesondere deren jeweiliger Korpusmantel (9,11), gekühlt wird. Die Kühleinrichtung (20) kann zusätzlich zu der ggf. vorhandenen Kühlung der Fluidströmung (6) vorhanden sein.The embossing device (4) can also have a cooling device (20) for the embossing tool (5). This can be air or water cooling, for example, with which the embossing body (7) and/or the counter-body (8), in particular their respective body casing (9, 11), is cooled. The cooling device (20) can be present in addition to the cooling of the fluid flow (6), which may be present.
Die Prägeeinrichtung (4) kann eine Fluidaufbereitung (19) für die zugeführte oder umgewälzte Fluidströmung (6) aufweisen. Die Fluidaufbereitung (19) kann z.B. eine Filterung oder eine anderweitige Reinigung der zugeführten oder umgewälzten Fluidströmung (6) bewirken. Sie kann bedarfsweise auch für deren Konditionierung, insbesondere Kühlung, Entfeuchtung oder dgl. sorgen.The embossing device (4) can have a fluid preparation (19) for the supplied or circulated fluid flow (6). The fluid treatment (19) can, for example, filter or clean the supplied or circulated fluid flow (6) in some other way. If required, it can also take care of their conditioning, in particular cooling, dehumidification or the like.
Die Überdruckquelle (15), insbesondere die Blaseinrichtung, ist z.B. mit einer gegen den Prägkörper (7) und die dort anliegende Warenbahn (2) gerichteten Düse (17) strömungstechnisch verbunden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Düse (17) im hohlen Gegenkörper (8) bevorzugt stationär angeordnet und ist auslassseitig gegen die Kontaktstelle (32) von Prägekörper (7), Gegenkörper (8) und Warenbahn (2) gerichtet.The excess pressure source (15), in particular the blowing device, is fluidically connected, for example, to a nozzle (17) directed towards the embossing body (7) and the material web (2) lying there. In the exemplary embodiments shown, the nozzle (17) is preferably arranged in a stationary manner in the hollow counter-body (8) and is directed on the outlet side toward the contact point (32) of the embossing body (7), counter-body (8) and web (2).
Die Düse (17) emittiert die besagte Fluidströmung (6) durch die Lochung (12) des Gegenkörpers (8) und die Warenbahn (2) sowie die Lochung (10) des Prägekörpers (7). Die Düse (17) ist hierfür mit ihrer Mündungsöffnung vorzugsweise radial gegen den Korpusmantel (11) der Gegenwalze (8) gerichtet. Die Mündungsöffnung kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie kann dabei auch an die Lochung(en) (10,12) angepasst sein. Sie kann z.B. als durchgehender Schlitz oder als Reihe von diskreten kleinen punktförmigen oder schlitzartigen Mündungsöffnungen gestaltet sein. Die Mündungsöffnung kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein.The nozzle (17) emits said fluid flow (6) through the perforation (12) of the counter-body (8) and the web (2) and the perforation (10) of the embossing body (7). For this purpose, the nozzle (17) is preferably directed with its orifice radially against the body casing (11) of the counter-roller (8). The mouth opening can be designed in any suitable manner. It can also be adapted to the hole(s) (10,12). For example, it can be designed as a continuous slit or as a series of discrete small point-like or slit-like orifices. The mouth opening can be single or multiple.
Die Lochung (10,12) des Prägekörpers (7) und des Gegenkörpers (8) können aufeinander abgestimmt sein. Sie weisen eine oder mehrere Durchlassöffnungen im Korpusmantel (9,11) für die Fluidströmung (6) auf. Sie können ferner für den Durchlass der Fluidströmung (6) eine gleichartige Öffnungsverteilung haben und fluchtend angeordnet sein. Für den Durchlass der Fluidströmung (6) kommen die Öffnungen der Lochungen (10,12) bei den bevorzugt synchron rotierenden Walzen (7,8) an der Kontaktstelle (32) jeweils zur Deckung.The perforation (10, 12) of the embossing body (7) and the counter-body (8) can be matched to one another. They have one or more passage openings in the body casing (9, 11) for the fluid flow (6). They can also have a similar distribution of openings for the passage of the fluid flow (6) and can be arranged in alignment. For the passage of the fluid flow (6), the openings of the perforations (10,12) in the preferably synchronously rotating rollers (7,8) each coincide at the contact point (32).
Die Öffnungen der Lochung (10) des Prägekörpers (7) können in der gezeigten Ausführungsform von
Die Größe und Form der Öffnungen der prägeseitigen Lochung (10) bestimmen die Formgebung der beim Prägevorgang erzeugten plastischen Warenbahnverformungen. Die Formgebung kann beliebig sein, z.B. punktförmig mit kreisrunder, ovaler oder primatischer Außenkontur oder stabförmig oder kreuzförmig oder in Wellenform etc.. Durch den Unterdruck und/oder den Überdruck bzw. Blasdruck wird die Warenbahn in die Öffnungen der Lochung (10) hineingedrückt und dabei wulstartig verformt. Die Fluidströmung (6) kann dabei in der erwähnten Weise die verformten Warenbahnbereiche auch durchströmen und ggf. perforieren.The size and shape of the openings in the perforation (10) on the embossing side determine the shape of the plastic material web deformations produced during the embossing process. The shape can be arbitrary, eg punctiform with circular, oval or primatic outer contour or rod-shaped or cross-shaped or wave-shaped etc.. The material web is pressed into the openings of the perforation (10) by the negative pressure and/or the positive pressure or blowing pressure and deformed like a bulge. The fluid flow (6) can also flow through and possibly perforate the deformed material web areas in the manner mentioned.
Die Lochung (10) des Prägekörpers (7) und ggf. die Lochung (12) des Gegenkörpers (8) können zur Ausbildung eines gewünschten Prägemusters angeordnet und ausgebildet sein. Die Lochungen (10,12) können insbesondere aus einer gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Matrix der Lochungsöffnungen bestehen. Die Lochungsöffnungen sind dabei flächig über den jeweiligen Korpusmantel (9,11) verteilt angeordnet. Die Verteilung kann z.B. gemäß
Der Prägekörper (7) und der Gegenkörper (8) können einen gemeinsame oder synchronisierte Antriebstechnik (13) für ihre Bewegung, insbesondere Rotation, aufweisen. Durch die Antriebstechnik (13) und den Anlage- oder Klemmkontakt wird einerseits die Warenbahn (2) angetrieben und weiterbewegt. Andererseits wird die vorerwähnt fluchtende Anordnung der Lochungen (10,12) an der Durchtrittsstelle der Fluidströmung (6) sichergestellt.The embossing body (7) and the counter-body (8) can have a common or synchronized drive mechanism (13) for their movement, in particular rotation. On the one hand, the material web (2) is driven and moved on by the drive technology (13) and the contact or clamping contact. On the other hand, the aforementioned aligned arrangement of the perforations (10, 12) is ensured at the passage point of the fluid flow (6).
Die Antriebstechnik (13) kann einen oder mehrere Antriebe, insbesondere Drehantriebe, aufweisen. Zur Ansteuerung der Antriebstechnik (13) bzw. deren Antrieb(e) kann eine geeignete Steuerung (nicht dargestellt) vorhanden sein. An diese Steuerung können auch die anderen Komponenten der Prägeeineichtung (4), insbesondere die Überdruck- und/oder Unterdruckquelle (14,15) angeschlossen sein.The drive technology (13) can have one or more drives, in particular rotary drives. A suitable controller (not shown) can be present to control the drive technology (13) or its drive(s). The other components of the embossing device (4), in particular the overpressure and/or underpressure source (14, 15), can also be connected to this controller.
In den gezeigten Ausführungsformen von
Der Unterdruck im Prägekörper (7) erzeugt eine wulstartige Verformung in dessen Lochung (10), die mit einer scharfen Fluidströmung (6) aus der Düse (17) zusätzlich perforiert werden kann. Bei einer Lochung (12) des Gegenkörpers (8) mit relativ kleinen Öffnungen ist die wulstartige Verformung kleiner bzw. flacher als bei einer größeren Lochung (12) gemäß
Die Umgebungsluft kann durch den Spalt an der Kontaktstelle (32) und/oder aus einem hohlen Gegenkörper (8) durch dessen Lochung (12) angesaugt werden. Ein Ansaugen von Umgebungsluft außerhalb des Kontaktbereichs (32) der Körper bzw. Walzen (7,8) kann verhindert werden, z.B. durch eine entsprechende Abdeckung der Lochung(en) (10,12) des Prägekörpers (7) und/oder des Gegenkörpers (8) .The ambient air can be drawn in through the gap at the contact point (32) and/or out of a hollow counter-body (8) through its perforation (12). Ambient air can be prevented from being sucked in outside the contact area (32) of the bodies or rollers (7, 8), e.g. by appropriately covering the perforation(s) (10, 12) of the embossing body (7) and/or the counter-body ( 8th) .
In einer anderen und in
In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Gegenkörper (7) entfallen, wobei nur die Düse (17) vorhanden ist. Ferner ist es möglich, nur eine Überdruckquelle (15) oder nur eine Unterdruckquelle (14) vorzusehen. Im letztgenannten Fall kann durch den Unterdruck im Prägekörper (7) oder dessen Korpusmantel (9) vor allem Umgebungsluft angesaugt werden.In a further embodiment variant, the counter-body (7) can be omitted, with only the nozzle (17) being present. It is also possible to provide only one overpressure source (15) or only one underpressure source (14). In the latter case, ambient air in particular can be sucked in by the negative pressure in the embossing body (7) or its body casing (9).
In einer weiteren Ausführungsform gemäß
Die diskreten und jeweils gegen eine Öffnung der Lochung (10) gerichteten Fluidstrahlen haben einen sehr kleinen Durchmesser und können eine besonders hohe Geschwindigkeit haben. Dies kann durch einen besonders kleinen Öffnungsdurchmesser der Lochung (12) des Gegenkörpers (8) und/oder durch eine entsprechende Mündungsgestaltung der Düse (17) bzw. der Blende (35) erreicht werden.The discrete fluid jets, each directed against an opening in the perforation (10), have a very small diameter and can have a particularly high speed. This can be achieved by a particularly small opening diameter of the perforation (12) of the counter-body (8) and/or by a corresponding opening design of the nozzle (17) or the screen (35).
Die Fluidstrahlen zielen gegen den mittleren Bereich der wesentlich, z.B. um den Faktor 10, größeren Öffnungen der Lochung (10) am Prägekörper (7) und die dortige vornehmlich durch Unterdruck erzeugte und ggf. durch Umgebungsluft abgekühlte und verfestigte lokale Verformung der Warenbahn (2). Die scharfe Fluidströmung (6) bzw. die Fluidstrahlen können beheizt sein und eine hohe Temperatur aufweisen, welche die getroffenen Fasern der Warenbahn auch thermisch verformt und z.B. anschmilzt. Sie können die getroffenen Verformungsbereiche perforieren. Die scharfe Fluidströmung (6) bzw. die Fluidstrahlen können wie ein Strahlmesser wirken. Hierfür ist eine Beaufschlagung der Warenbahn (2) im mittleren Bereich der Umschlingung am Prägekörper (7) vorteilhaft.The fluid jets are aimed at the central area of the significantly larger, e.g. by a factor of 10, openings of the perforation (10) on the embossing body (7) and the local deformation of the web (2) that is primarily generated by negative pressure and possibly cooled and solidified by ambient air. . The sharp fluid flow (6) or the fluid jets can be heated and have a high temperature, which also thermally deforms and e.g. melts the fibers of the material web that are hit. You can perforate the hit deformation areas. The sharp fluid flow (6) or the fluid jets can act like a jet knife. For this purpose, it is advantageous to act on the material web (2) in the middle area of the wrapping on the embossing body (7).
Außerdem ist in einer weiteren und nicht dargestellten Variante eine andere Form und Anordnung des Gegenkörpers (8) möglich, der z.B. als Prägewalze mit bevorzugt radialen stift- oder nadelartigen Vorsprüngen mit abgestimmter Zahl und Verteilung ausgebildet ist. Diese greifen in die Öffnungen der Lochung (10) und unterstützen mechanisch den fluidisch und durch Unterdruck am Prägekörper (7) bewirkten Verformungsvorgang und/oder bewirken eine Perforation der Verformungen.In addition, in a further variant that is not shown, a different shape and arrangement of the counter-body (8) is possible, which is designed, for example, as an embossing roller with preferably radial pin-like or needle-like projections with a coordinated number and distribution. These engage in the openings of the perforation (10) and mechanically support the fluidic and negative pressure on Embossing body (7) caused deformation process and / or cause perforation of the deformations.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Komponenten des Prägewerkzeugs (5) jeweils einzeln vorhanden. Alternativ sind Mehrfachanordnungen möglich. Insbesondere können auch mehrere Düsen (17) im Gegenkörper (8) oder freistehend angeordnet sein.In the exemplary embodiments shown, the components of the embossing tool (5) are each present individually. Alternatively, multiple arrangements are possible. In particular, several nozzles (17) can be arranged in the counter-body (8) or free-standing.
Die Prägeeinrichtung (4) kann eine Stelleinrichtung (21) für die Zustellung des Prägewerkzeugs (5) an die Warenbahn (2) aufweisen. Hierdurch kann der Prägekörper (7) und/oder der Gegenkörper (8) bedarfsweise verstellt werden. Die steuerbaren Stelleinrichtungen (21) sind in
Wie
Verfestigungseinrichtung für die Warenbahn (2). Die Warenbahn (2) wird in der eingangs erwähnten Weise durch die mechanischen Einprägungen und/oder Perforationen mechanisch stabilisiert und verfestigt. In Transportrichtung (25) hinter dem Prägewerkzeug (5) ist die mechanische Festigkeit, insbesondere auch die Zugfestigkeit in Laufrichtung, so groß, dass die Warenbahn (2) über Umlenk- und Treibrollen der Bahnführung (23) geführt und mit Klemmschluss oder ggf. auch bei entsprechender Walzenausbildung mit Formschluss angetrieben werden kann.Solidification device for the web (2). The web (2) is mechanically stabilized and strengthened in the manner mentioned by the mechanical embossing and/or perforations. In the transport direction (25) behind the embossing tool (5), the mechanical strength, in particular also the tensile strength in the running direction, is so great that the web (2) guided via deflection and drive rollers of the web guide (23) and can be driven with a clamping connection or, if necessary, with a corresponding roller design with a positive connection.
Wärmebehandlungseinrichtung (1) kann eine in
Die zugeführten Fluide können, wie in
Ferner kann in Abwandlung zu
Ferner ist es möglich, die Anordnung von
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der Ausführungsbeispiele und ihrer Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert, insbesondere auch vertauscht werden.Modifications to the embodiments shown and described are possible in various ways. In particular, the features of the exemplary embodiments and their modifications can be combined with one another as desired, and in particular can also be interchanged.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Prägeeinrichtung (4) ein einzelnes Prägewerkzeug (5) auf. Alternativ kann eine Mehrfachanordnung von Prägewerkzeugen (5) vorhanden sein.In the exemplary embodiments shown, the embossing device (4) has a single embossing tool (5). Alternatively, a multiple arrangement of embossing tools (5) can be present.
Der Prägekörper (7), insbesondere die Prägewalze, ist bereichsweise von der Warenbahn (2) bedeckt bzw. umschlungen. Alternativ ist eine tangentiale Ausrichtung möglich. Der Prägekörper (7) und ggf. der Gegenkörper (8) müssen nicht Bestandteil der Warenbahnführung (23) sein. Sie können ferner einen im Kontaktbereich anders geformten, insbesondere ebenen, Korpusmantel (9,11) aufweisen. Sie können an die Warenbahn (2), insbesondere einen ebenen Warenbahnbereich, zum Prägen taktweise zugestellt und wieder entfernt werden. Die Warenbahn (2) kann in diesem und in anderen Fällen diskontinuierlich bewegt werden. Es ist außerdem möglich, die Unterdruckquelle (14) und/oder die Überdruckquelle (15) zu schalten und intermittierend wirken zu lassen.The embossing body (7), in particular the embossing roller, is partially covered or wrapped by the material web (2). Alternatively, tangential alignment is possible. The embossing body (7) and possibly the counter-body (8) do not have to be part of the web guide (23). They can also have a body shell (9, 11) that is shaped differently in the contact area, in particular flat. They can be intermittently delivered to and removed from the material web (2), in particular a flat material web area, for embossing. The web (2) can be moved discontinuously in this and other cases. It is also possible to switch the negative pressure source (14) and/or the positive pressure source (15) and have them act intermittently.
Ferner ist es möglich, die Prägeeinrichtung (4) als eigenständige und separate Baueinheit auszubilden. Sie kann auch weiter als in den gezeigten Ausführungsbeispielen von der Heizeinrichtung (3) in Transportrichtung (25) der Warenbahn (2) distanziert werden. Die Fördereinrichtung (22) ist hierfür entsprechend angepasst.It is also possible to design the embossing device (4) as an independent and separate structural unit. It can also be spaced further away from the heating device (3) in the transport direction (25) of the web (2) than in the exemplary embodiments shown. The conveyor (22) is adapted accordingly for this.
Bei einer eigenständigen Anordnung der Heizeinrichtung (34) kann der Abstand zur Heizeinrichtung (3) gerade so groß gewählt werden, dass kein für den Prägeprozess abträglicher Wärmeverlust in der Warenbahn (2) eintritt. Eine Wärmedämmung kann Wärmeverluste der Warenbahn (2) vermeiden oder minimieren und größere Abstände ermöglichen. Zwischen der Prägeeinrichtung (4) und der Heizeinrichtung (3) können in Abwandlung der Ausführungsbeispiele ggf. auch weitere Maschinenteile oder Komponenten angeordnet sein, welche die Warenbahn (2) einer Zusatzbehandlung unterziehen.In the case of an independent arrangement of the heating device (34), the distance from the heating device (3) can be chosen just large enough that no heat loss that is detrimental to the embossing process occurs in the material web (2). Thermal insulation can avoid or minimize heat loss from the material web (2) and allow larger distances. In a modification of the exemplary embodiments, further machine parts or components can also be arranged between the embossing device (4) and the heating device (3), which subjects the material web (2) to an additional treatment.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen durchläuft eine einzelne Warenbahn (2) die Heizeinrichtung (3) und die Prägeeinrichtung (4). In Abwandlung hierzu ist eine Mehrfachanordnung von Warenbahnen (2) möglich. Insbesondere können mehrere Warenbahnen (2) voneinander getrennt durch die Heizeinrichtung (3) transportiert und an der Prägeeinrichtung (3) für einen gemeinsamen Prägeprozess zusammengeführt werden. Ferner ist es möglich, eine Prägeeinrichtung (4) mehreren Heizeinrichtungen (3) zuzuordnen.In the exemplary embodiments shown, a single web (2) runs through the heating device (3) and the embossing device (4). As a modification of this, a multiple arrangement of material webs (2) is possible. In particular, several webs of material (2) can be transported separately from one another through the heating device (3) and brought together at the embossing device (3) for a common embossing process. It is also possible to assign one embossing device (4) to several heating devices (3).
Die Warenbahn (2) hat in den Ausführungsbeispielen eine zusammenhängende, mattenartige Struktur, wobei deren Breite größer als die Dicke ist. Sie kann vor Eintritt in die Prägeeinrichtung (3) eine im wesentlichen ebene und homogene Oberfläche an einer Breitseite haben. Die Warenbahn (2) kann alternativ von einzelnen parallelen Strängen gebildet werden. Die beanspruchte Prägetechnik sowie ggf. die Wärmebehandlungstechnik eignet sich in entsprechender Anpassung auch für Warenbahnen (2), die aus einem anderen Material, z.B. einem Band- oder Folien aus Metall, Kunststoff oder dgl. bestehen.In the exemplary embodiments, the web (2) has a coherent, mat-like structure, the width of which is greater than the thickness. Before entering the embossing device (3), it can have a substantially flat and homogeneous surface on one broad side. The web (2) can alternatively of individual parallel strands are formed. The claimed embossing technique and possibly the heat treatment technique is also suitable, with appropriate adaptation, for webs (2) made of a different material, for example a strip or foil made of metal, plastic or the like.
- 11
- Wärmebehandlungseinrichtungheat treatment facility
- 22
- Warenbahn, VliesWeb, fleece
- 33
- Heizeinrichtung, Ofenheater, oven
- 44
- Prägeeinrichtung, Verfestigungseinrichtungembossing device, solidification device
- 55
- Prägewerkzeugembossing tool
- 66
- Fluidströmung, Gasströmungfluid flow, gas flow
- 77
- Prägekörper, PrägewalzeEmbossing body, embossing roller
- 88th
- Gegenkörper, Gegenwalzecounter body, counter roll
- 8'8th'
- Gegenkörper, Gegenwalzecounter body, counter roll
- 99
- Korpusmantel, Zylindermantel PrägewalzeBody shell, cylinder shell embossing roller
- 1010
- Lochungperforation
- 1111
- Korpusmantel, Zylindermantel GegenwalzeBody shell, cylinder shell backing roll
- 1212
- Lochungperforation
- 12'12'
- Lochungperforation
- 1313
- Antriebdrive
- 1414
- Unterdruckquelle, SaugeinrichtungVacuum source, suction device
- 1515
- Überdruckquelle, BlaseinrichtungOverpressure source, blowing device
- 1616
- Umwälzeinrichtungcirculating device
- 1717
- Düse, Blasdüsenozzle, blow nozzle
- 1818
- Fluidrückführungfluid return
- 1919
- Fluidaufbereitungfluid treatment
- 2020
- Kühleinrichtungcooling device
- 2121
- Stelleinrichtungadjusting device
- 2222
- Fördereinrichtungconveyor
- 2323
- Bahnführungweb guidance
- 2424
- Transportbandconveyor belt
- 2525
- Transportrichtung, Laufrichtungdirection of transport, running direction
- 2626
- GehäuseHousing
- 2727
- Auslaufoutlet
- 2828
- Kühlstreckecooling line
- 2929
- Faserbehandlungsanlagefiber treatment plant
- 3030
- Florzeuger, KardeFlorproducer, card
- 3131
- Vlieslegerfleece layer
- 3232
- Kontaktstellecontact point
- 3333
- Positioniereinrichtungpositioning device
- 3434
- Heizmittelheating means
- 3535
- Blendecover
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