EP4652320A1

EP4652320A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen von einem aus kunststofffasern bestehenden textil

Info

Publication number: EP4652320A1
Application number: EP24703262.6A
Authority: EP
Inventors: Mathias Kott
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2023-01-16
Filing date: 2024-01-12
Publication date: 2025-11-26
Also published as: JP2026506285A; WO2024153296A1; CN120641614A; DE102023100890A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Trennen von einem aus Kunststofffasern (9) bestehenden Textil (10). Nach der Erfindung wirkt auf das zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken (2, 4) wenigstens einlagig angeordnete Textil (10) ein Schlagimpuls, sodass das Textil getrennt und der Trennrand (12) ausgebildet wird, wobei sich der beim Schlagimpuls aufgeschmolzene Kunststoff der Kunststofffasern (9) auf den Bereich des Trennrands (12) beschränkt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von einem aus Kunststofffasern bestehenden Textil

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Trennen von einem aus Kunststofffasern bestehenden Textil. Als Textilien kommen beispielsweise Gewebe, Gewirke, Gestrick, Vliese oder auch Seile, Schnüre oder Fäden, jeweils aus schmelzbaren Kunstfasern hergestellt, in Betracht.

Bekannte Verfahren zur Bearbeitung von flachen Materialbahnen, wie z. B. das Trennen von Folien durch einen Schlagimpuls mittels einer Folienstanze gemäß der Druckschrift DE 10 2015 211 622 A1 , sind nicht geeignet, Textilien so zu trennen, dass ein Trennrand ausgebildet wird, der das Textil oder das Seil vor dem Ausfasern am Rand nach dem Trennen schützt.

Die Druckschrift JP S58-78 605 A bietet eine Lösung für das Trennen eines Textils durch einen Schlagimpuls an. Ein fortlaufend hergestellter Reißverschluss wird durch einzelne Schlagimpulse in Abschnitte benötigter Länge geteilt. Ein kontinuierlicher und schnelllaufender Prozess ist jedoch nicht beschrieben.

Die Schlagvorrichtung und den Schlagprozess gemäß Druckschrift US 4 747 455 A ist in der Lage, einzelne Schläge zu erzeugen. Ein kontinuierliches Verfahren ist nicht beschrieben.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kunststofffaser basierte bzw. aus Kunststofffasern bestehende Textilien thermisch zu trennen und hierzu ein robustes, unaufwändiges und schnelles Verfahren für die kontinuierliche Anwendung anzubieten, wobei zugleich das Textil vor dem Zerfasern geschützt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung sieht eine energiesparende und einfache Vorrichtung zum Trennen von Textilien mit den entsprechenden Eigenschaften vor.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum thermischen Trennen von einem Kunststofffaser basierten Textil bzw. aus Kunststofffasern bestehenden Textils, wobei die Kunststofffaser schmelzbar sein muss. Der Schmelzpunkt muss unter der beim Schlagimpuls erreichbaren Temperatur liegen.

Auf das zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken wenigstens einlagig angeordnete Textil wird ein Schlagimpuls, eine senkrecht zum Textil verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken in das Textil kürzer als 10 ms appliziert. Das Paar unbeheizter Schlagbacken liegt auch dann vor, wenn eine Schlagbacke gegen ein Widerlager, einen Amboss arbeitet. Widerlager bzw. Amboss bilden dann die zweite Schlagbacke des Paars. Es ist nicht nötig, die Schlagbacken zu beheizen. Im Gegenteil wäre dies eher nachteilig, vor allem wenn das Beheizen, eine externe Wärmezufuhr, zu einem Erweichen der Textilien führte. Somit verbietet sich auch ein Vorheizen der Textilien. Daher ist mit „unbeheizt“ eine Temperatur der Schlagbacken und der Textilien gemeint, die unter der Erweichungstemperatur der Textilien bleibt. Wenn aus anderen Gründen eine geringfügige Beheizung der Schlagbacken oder der Textilien erfolgt, so wirkt sich dies nicht auf das erfindungsgemäße Verfahren aus und die Schlagbacken bzw. die Textilien gelten als unbeheizt bzw. nicht vorgewärmt im Sinne der Erfindung.

Nach der Erfindung werden die gegeneinander wirkenden Schlagbacken in einem schnelllaufenden, kontinuierlichen Prozess verwendet. Das Verfahren zum thermischen Trennen wird vorzugsweise in einen schnelllaufenden, kontinuierlichen Prozess bzw. eine schnelllaufende Maschine oder Anlage integriert. Dies betrifft insbesondere einen kontinuierlichen Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub, beispielsweise in einer Anlage zur Herstellung technischer Textilprodukte, wie Mundmasken. Solche Anlagen arbeiten z. B. mit 100 Takten pro Minute.

Der Trennrand an einem aus Kunststofffasern bestehenden Textil, z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke, Vliese oder auch Seile, Schnüre oder Fäden besteht aus miteinander verschmolzenen Kunststofffasern. Er wurde durch bzw. während des thermischen Trennens des Textils erzeugt. Das thermische Trennen wird in der Weise definiert, dass das Textil an einer Wirkstelle zunächst gequetscht oder anderweitig deformiert wird, wodurch im Textil die für das Trennen und insbesondere die Ausbildung des Trennrands erforderliche Wärme entsteht und die entstehende Wärme die Kunststofffasern miteinander verschmilzt.

Zu diesem Zweck wird auf das zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken wenigstens einlagig angeordnete Textil ein Schlagimpuls appliziert. Die Wirkung des Schlagimpulses setzt zwischen den unbeheizten Schlagbacken ein. Jedenfalls ist es nicht nötig, die Schlagbacken zu beheizen, sondern eher nachteilig, vor allem wenn das Beheizen, eine externe Wärmezufuhr, zu einem vorzeitigen Erweichen des Textils führt und dadurch die Wärmeentstehung beim Umformen beeinträchtigt. Somit verbietet sich auch ein Vorheizen der Textilien. Daher ist mit „unbeheizt“ im Sinne der Erfindung eine Temperatur der Schlagbacken und der Textilien gemeint, die unter der Erweichungstemperatur des Textils bleibt. Sofern aus anderen Gründen eine geringfügige Beheizung der Schlagbacken oder der Textilien erfolgt, wirkt sich dies nicht auf das erfindungsgemäße Verfahren aus und die Schlagbacken bzw. die Textilien gelten als unbeheizt bzw. nicht vorgewärmt im Sinne der Erfindung. Ein Paar unbeheizter Schlagbacken liegt auch dann vor, wenn es sich um ein ungleiches Paar handelt und eine Schlagbacke gegen ein Widerlager bzw. einen Amboss arbeitet, der dann die zweite Schlagbacke des Paars bildet.

Der Schlagimpuls ist eine senkrecht zur Textillage verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken in das Textil, die kürzer als 10 ms ist. Dabei wirkt der Schlagimpuls, der vorzugsweise durch einen mechanischen Antrieb hervorgerufen wurde, auf das Textil ein, wodurch das Textil getrennt und der Trennrand ausgebildet wird. Dies erfolgt, indem die getrennten Kunststofffasern des Textils unmittelbar miteinander verschmelzen, da während des Trennvorgangs eine Umformung des Materials mit Wärmeentwicklung erfolgte. Die Kunststofffasern sind dadurch fixiert und eine unerwünschte Auflösung des Textils vom Rand her, eine Zerfaserung, wird verhindert. Der Trennrand wird ausgebildet, indem der Schlagimpuls in das Textil eindringt, es deformiert und dadurch dessen Fasern kurzzeitig erwärmt und aufschmilzt, wobei die Erwärmung sich auf die unmittelbare Wirkzone, den Bereich des Trennrands beschränkt.

Der Trennrand kann beispielsweise an einem Gewebe, Gewirke, Gestrick oder Vlies angewendet werden oder das Textil ist ein Seil, ein Faden oder eine Schnur. Der beim Schlagimpuls aufgeschmolzene Kunststoff beschränkt sich dabei unmittelbar auf den Bereich des Trennrands, während herkömmliche Anschmelzverfahren, mangels der Möglichkeit zielgenauer Erwärmung, einen größeren Bereich erwärmen und aufschmelzen. Dies führt so größeren verhärteten Bereichen und teils unschöner Anmutung.

Die unmittelbare Beschränkung des Trennrands auf einen engen Bereich wirkt sich besonders vorteilhaft aus bei einem Gewebe, Gewirke, Gestrick oder Vlies, das als Konfektionsteil gemäß der Erfindung ausgeschnitten und durch den Trennrand gleichzeitig besäumt wird. Durch den auf ein Minimum begrenzten Trennrand entsteht im Unterschied zu herkömmlichen Anschmelzverfahren kein verhärteter Bereich, der bei einem Kleidungsstück kratzt oder den optischen Eindruck beeinträchtigt.

Eine weitaus größere Bedeutung des Trennrands sowie in dem Zuge auch des Verfahrens zu dessen Herstellung liegt in Bereich der technischen Textilien, beispielsweise Filtervliese oder Vliese für die Batterieherstellung. Bei der Herstellung von großen Stückzahlen sind formgebundene Verfahren gegenüber inkrementellen Verfahren wie dem Laserschneiden klar im Vorteil, wobei als zusätzliche Vorzüge der Erfindung ein geringer Energieverbrauch und eine einfache, störungssichere Anlagentechnik zu nennen sind.

Es hat sich gezeigt, dass durch den Schlagimpuls neben dem Ausschneiden eine Prägung in den Textilien erzeugt werden kann, die mit dem Aufschlag der Schlagbacken auf die Textilien entsprechend der Kontur der Schlagbacken entsteht. Dieser Effekt kann für weitere Anwendungen genutzt werden, wie z. B. für eine Verfestigung des Materials, für das Einprägen von Informationen oder zur Gestaltung.

Eine Verfestigung einer Fläche erfolgt unter Einsatz einer eher flächigen Schlagbacke. Dies kann beispielsweise sinnvoll angewendet werden für einen breiteren Rand, an dem andere Elemente befestigt werden, beispielsweise ein Gummiband an einer Filtermaske. Auch das Fügen, z. B. des Gummibands, kann gemäß der Erfindung durch einen Schlagimpuls erfolgen, wobei auf Schweißen oder den Einsatz eines schmelzbaren Klebers zurückgegriffen werden kann. Die jeweils erforderliche kurzzeitige Erwärmung wird dann ebenfalls durch den Schlagimpuls und die resultierende Deformation in das Material eingebracht.

Durch das Verfestigen einer Fläche kann auch der Rand einer Öse hergestellt werden und die erforderliche Öffnung der Öse zuvor oder anschließend ausgeschnitten werden. Das Verfestigen erfolgt dann ähnlich dem Entstehen des Trennrands durch Anschmelzen infolge eines oder mehrerer Schlagimpulse. Das Aufbringen der Schlagimpulse kann auch punktuell erfolgen, wobei dann zahlreiche verfestigte Punkte aneinandergereiht zur gewünschten Fläche führen. Während zum Trennen mit Ausbildung des Trennrands ein Stempel in Linienform zum Einsatz kommt, ist für das Anschmelzen zur Ausbildung einer Fläche oder auch das thermische Fügen eine eher flache Form vorteilhaft. Wegen des schnellen Temperaturanstiegs hat die Materialtemperatur im Übrigen kaum einen Einfluss, soweit es nicht sogar zu einem nachteiligen Erweichen des Materials kommt. Ebenso verhält es sich mit den Schlagbacken, die nicht vorgeheizt bzw. nicht vorgewärmt sein müssen, da die zum Kleben erforderliche Temperatur in sehr kurzer Zeit während des Impulses in dem Textil selbst erzeugt wird. Die Erwärmung und das Aufschmelzen des Textils wird deshalb vorteilhafterweise auf eine unmittelbare Wirkzone und eine Kontaktzeit beschränkt. Durch die hohe Verformungsgeschwindigkeit erfolgt bei minimalem Energieeintrag eine adiabatische Erwärmung der Textilien in der Wirkzone ohne Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft und den angrenzenden Bereichen der Textilien. Es wird nur so viel Material der Kunststoffasern verflüssigt, wie für die Ausbildung des Trennrands durch Verschmelzen der Faserenden nötig ist. Damit wird zugleich vermieden, dass flüssiges Material aus geschmolzenen Fasern aus dem Fügebereich herausgedrückt wird und den Trennbereich unnötig verdickt.

Vorzugsweise wird der Schlagimpuls hervorgerufen durch einen mechanischen Antrieb. Wirkt der Schlagimpuls auf das Textil ein, wird dieses an der Stelle getrennt und ein Kompressionsbereich und/oder ein Trennrand wird ausgebildet, gefolgt vom Rückhub der wenigstens einen Schlagbacke. Der Schlagimpuls wirkt zumindest mit einer ersten Intensität F_n auf das Textil ein, um das Textil plastisch zu komprimieren. Wirkt der Schlagimpuls mit einer zweiten Intensität F_i2 auf das Textil ein, wird das Textil zwischen den Schlagbacken getrennt und beidseits einer Trennlinie bleiben, je nach Kontur der Schlagbacke, komprimierte oder zumindest angeschmolzene Trennränder aus mit einander verschmolzenen Kunststofffasern bestehen.

Daneben kommt es zur Zeitersparnis und einem geringen Energieeintrag. Eine derart schmale Wärmeeinflusszone ist mit herkömmlichen Verfahren zum Anschmelzen des Rands oder Endes eines Textils nicht erreichbar, weil die Wärme zu schnell abgeleitet wird und sich allein dadurch der erwärmte und erweichte Bereich der Textilien vergrößern würde. Es hat sich gezeigt, dass die Schmelzbreite beim Trennen auf einen Bereich beschränkt ist, der die doppelte Dicke der Textillagen nicht überschreitet.

In einem dem Schlagimpuls vorgelagerten Schritt werden die Textilien zwischen dem Paar der Schlagbacken mit einer Vorspannkraft F_v gegeneinander gedrückt. Danach erfolgt der Schlagimpuls wenigstens einer der angetriebenen Schlagbacken oder der Schlagimpuls wird weitergeleitet durch wenigstens eine der Schlagbacken wirkt letztlich auf die Textilien ein. Somit werden, alternativ zum Werkzeug, das unmittelbar auf die Textilien stürzt, zunächst die übereinander angeordneten Textilien zusammengedrückt. Dadurch wird die Rauigkeit der Werkzeugoberflächen und vor allem der Textilien teilweise ausgeglichen. In allen Fällen entsteht in der Wirkungszone, wo der Trennrand gebildet wird, ein Temperatureffekt, der zu einer lokalen Erwärmung. Diese führt während der Eindringdauer und durch die beim Eindringen des Schlagimpulses erfolgenden mechanischen Beanspruchung bei entsprechend hoher Verformungsgeschwindigkeit zum sehr kurzzeitigen Aufschmelzen des Kunststoffs, aus dem die Kunststofffasern bestehen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in dem dem Schlagimpuls vorgelagerten Schritt das Textil, vorzugsweise mittels wenigstens einer Vorspannrolle, mit einer Vorspannkraft Fv beaufschlagt wird und danach der Schlagimpuls wenigstens einer der angetriebenen Schlagbacken auf das Textil einwirkt. Um das Verfahren in dieser Weise kontinuierlich durchzuführen, ist die Vorspanneinrichtung als eine rotierende Vorspannrolle ausgeführt, unter der sich die Bahnbewegen kann.

Die wenigstens eine angetriebene Schlagbacke kann innerhalb der Vorspannrolle bewegt werden und führt den Schlagimpuls immer dann aus, wenn sie senkrecht zum Textil hin ausgerichtet ist.

Nach einer alternativen Ausführungsform wirkt der Schlagimpuls, hervorgerufen durch wenigstens eine der angetriebenen Schlagbacken, mittelbar, über die wenigstens eine Vorspannrolle weitergeleitet, auf das Textil ein. Dazu wird der Schlagimpuls durch die wenigstens eine Schlagbacke zunächst auf die wenigstens eine Vorspannrolle aufgebracht. Vor dem Hintergrund, dass wenigstens eine der Schlagbacken den Schlagimpuls zunächst auf die Vorspannrolle aufbringt, ist diese zur Weiterleitung des Schlagimpulses ausgeführt. Der Schlagimpuls wird durch die Vorspannrolle mittelbar in das Textil eingeleitet. Dazu kann die Vorspannrolle ein entsprechendes Profil auf der Mantelfläche oder einen solchen Durchmesser aufweisen, der die Einwirkung des Schlagimpulses mit der entsprechenden Kontur und Intensität ermöglicht.

Der Schlagantrieb kann nach einer weiteren Alternative aber auch auf die Vorspannrolle oder eine zusätzliche, entsprechend profilierte Rolle wirken. Diese dient dann allein als Schlagbacke. Eine zusätzliche Schlagbacke kann dann entfallen. Das Aufschmelzen bleibt auf die Wirkungszone begrenzt. In der Folge wird weder die Umgebung durch unerwünschten Wärmeeintrag (z. B. die Umgebung des Trennrands im Textil verbrennt, wie bei herkömmlichen Methoden des Anschmelzens) beeinflusst, noch fließt Wärme als Energieverlust an die Umgebung ab.

Der Schlagimpuls wird vorzugsweise durch einen mechanischen oder magnetischen Antrieb hervorgerufen, wobei der mechanische Antrieb der Schlagbacken unmittelbar oder der mittelbar weitergeleitete Schlagimpuls durch Federkraft, ein Fallgewicht, ein Magnetantrieb oder ein Kurvenscheibengetriebe erfolgt. Mit dem Kurvenscheibengetriebe können besonders schnelle Bewegungen verzögerungsfrei und mit exakter Amplitude gesteuert werden. Vor allem die Federkraft und das Fallgewicht können manuell in die Position gebracht werden, wo sie Kraft erzeugen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren ohne externe Energiezufuhr ausgeführt werden kann.

Ein Paar unbeheizter Schlagbacken liegt auch dann vor, wenn es sich um ein ungleiches Paar handelt und eine Schlagbacke gegen ein passives, flaches Widerlager arbeitet, das dann die zweite Schlagbacke des Paars bildet. Der Schlagimpuls ist eine im Wesentlichen senkrecht zu den Textilien verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken in die Textilien kürzer als 10 ms. Vorzugsweise beträgt die Eindringdauer weniger als 5 ms, besonders bevorzugt weniger als 1 ms, abhängig von der Dicke des Textils. Um den Schlagimpuls zu erzeugen, stürzt entweder das Werkzeug, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 m/s als Startgeschwindigkeit, auf die Textilien und wird während der Eindringzeit bis zum Stillstand abgebremst. Der Schlagimpuls wird vorzugsweise durch einen mechanischen Antrieb hervorgerufen, alternativ durch einen elektrischen Magnetantrieb.

Der Schlagimpuls wird durch die obere Schlagbacke oder, alternativ hierzu, durch beide Schlagbacken, die gegeneinander wirken, aufgebracht. Insbesondere bei gegeneinander wirkenden Schlagbacken werden diese für den schnelllaufenden, kontinuierlichen Prozess, bzw. die schnelllaufende Maschine oder Anlage, insbesondere einem kontinuierlichen Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub, beispielsweise in einer Anlage zur Herstellung technischer Textilprodukte wie Mundmasken, die z. B. mit 100 Takten pro Minute arbeitet, verwendet und in diesen integriert werden. Dabei können die Schlagbacken als Rollen, die beispielsweise zugleich als Vorschubrollen fungieren, ausgeführt sein, die die Vorspannkraft F_v aufbringen, während die Impulskraft Fj durch einen Schlag auf die Rollen auf die Textilien übertragen wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch eine Vorrichtung zum Trennen von einem aus Kunststofffasern bestehenden Textil durch thermisches Trennen. Nach der Erfindung wird das thermische Trennen in der Weise definiert, dass das Textil zunächst durch den eindringenden Wirkbereich der Schlagbacke gequetscht oder anderweitig deformiert wird, wodurch im Textil die für das Trennen und insbesondere die Ausbildung des Trennrands erforderliche Wärme entsteht und die Kunststofffasern miteinander verschmilzt.

Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung ein Paar unbeheizter Schlagbacken, zwischen dem beim Trennvorgang das Textil wenigstens einlagig angeordnet wird, eine Einrichtung zur Impulserzeugung während des thermischen Trennens einen Schlagimpuls in wenigstens eine der Schlagbacken einträgt, der dann auf das Textil einwirkt, dieses an einer Trennstelle trennt und beidseits der Trennstelle ein Trennrand ausgebildet wird.

Ein Paar unbeheizter Schlagbacken liegt auch dann vor, wenn eine Schlagbacke gegen ein Widerlager, einen flachen Amboss arbeitet, das dann die zweite Schlagbacke des Paars bildet. Die Einrichtung zur Impulserzeugung ist ausgeführt zum Eintrag eines Schlagimpulses in wenigstens eine der Schlagbacken. Der Schlagimpuls stellt eine senkrecht zur Textillage verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken dar, die eine Eindringdauer in die Textilien und in das Textil kürzer als 10 ms aufweist. Der Schlagimpuls wirkt auf die Textilien ein und bildet durch Anschmelze der Kunststoffasern am Rand des Textils den Trennrand in dem Wirkbereich der Schlagbacken aus. Der Schlagimpuls wird vorzugsweise durch eine Antriebsvorrichtung hervorgerufen.

Nach der Erfindung sind die erste und/oder die zweite Schlagbacke zur Wirkung in einem schnelllaufenden, kontinuierlichen Prozess, insbesondere einem Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub, ausgeführt, wie oben zum erfindungsgemäßen verfahren beschrieben. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform von Verfahren und Vorrichtung sind die erste und/oder die zweite Schlagbacke als Rollwerkzeug zur Wirkung in einem Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub ausgeführt. Alternativ dazu sind die erste und/oder die zweite Schlagbacke als zur Wirkstelle hin schwenkendes Werkzeug oder als ein während des Trenn- bzw. Prägevorgangs mit der Bahn zeitweise mitgeführtes Werkzeug ausgeführt, so wie dies bei Bahnlaufprozessen für bestimmte Bearbeitungsstufen üblich und generell bekannt ist, damit der Schlagimpuls bei laufender Bahn angebracht werden kann. Es kann sich beim mitgeführten Werkzeug um an sich stationäre Schlagbacken handeln, die jedoch während des Schlagimpulses mit Bahngeschwindigkeit geführt und danach schneller in die Ausgangsposition zurückgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher zum Einbau in komplexe Anlagen, wodurch auch etablierte Technik zum Trennen ersetzt werden kann, geeignet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Paar Schlagbacken aus gehärtetem Stahl mit geschliffener Oberfläche ausgeführt ist. Weiterhin enthält jede der Schlagbacken Elemente zur Befestigung an der Antriebsvorrichtung.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Einrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft F_v vorgesehen, durch die die Schlagbacken vor dem Aufbringen des Schlagimpulses mittels der Vorspannkraft F_v gegeneinander gedrückt werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht das Paar Schlagbacken aus wenigstens einer ersten Schlagbacke mit einem Wirkbereich mit profiliertem Querschnitt. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Paar Schlagbacken die zweite Schlagbacke mit keilförmigem Wirkbereich umfasst. Ein vorteilhafter profilierter Querschnitt weist ein von zwei Radien R2 begrenztes Keilprofil mit beliebiger Konturform mit einer Breite a, die zumindest die Wirkzone Trennrand überdeckt, auf. Nach einer ersten Alternative ist der profilierte Querschnitt als ein Radius R1 ausgebildet. Nach einer zweiten Alternative ist der profilierte Querschnitt keilförmig mit einem Winkel a gegen den flächigen Wirkbereich der zweiten Schlagbacke, deren Keilspitze als Radius R3 ausgebildet. Generell ist es unabhängig von der Ausgestaltung des profilierten Querschnitts, des Hauptprofils, vorteilhaft, wenn dieses durch Radien begrenzt wird, um ein unerwünschtes Abknicken des Textils am Rand der Profils zu verhindern. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Paar Schlagbacken eine zweite, in der Regel untere Schlagbacke mit flächigem Wirkbereich oder mit profiliertem Querschnitt umfasst.

Die Antriebsvorrichtung wirkt nach einer ersten Ausführungsform auf die erste Schlagbacke oder nach einer zweiten Ausführungsform auf die erste und die zweite Schlagbacke. Die Antriebsvorrichtung zur Erzeugung des Schlagimpulses weist eine Feder, ein Fallgewicht oder ein mechanisches Getriebe auf. Das mechanische Getriebe ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Kurvenscheibengetriebe, dessen Vorteile oben bereits erläutert wurden. Weiterhin ist ein Magnetantrieb vorgesehen, der die Schlagbacke bzw. einen zugehörigen Stempel direkt antreibt.

Gegenüber den etablierten Trennverfahren bietet das mit der Erfindung vorgeschlagene Siegelverfahren folgende Vorteile:

• sehr kostengünstige und robuste Anlagen- und Werkzeugtechnik,

• rein mechanische und handbetriebene Lösungen umsetzbar (Federvorspannung),

• extrem kurze Prozesszeit,

• durch Profilmuster der Werkzeuge sind spezifische Trenn- bzw. Prägemuster erzielbar,

• sehr geringer Energiebedarf, dadurch sehr hoher energetischer Wirkungsgrad,

• als formgebundenes Verfahren vorteilhaft, da schneller als inkrementelle (wie Laser) für große Stückzahlen.

Aus den zuvor genannten Vorteilen ergeben sich in den folgenden Einsatzbereichen vorteilhafte Anwendungsgebiete:

• Einsatz für kontinuierliche Prozesse aufgrund hoher Prozessgeschwindigkeit,

• Anwendungen zum Trennen ohne elektrische Energie mittels Federvorspannung für mobilen Einsatz.

• technische Textilien, z. B. Filtervliese, Vliese für die Batteriefertigung.

Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 : schematisch eine Ansicht eines Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren zum Trennen von Textilien;

Fig. 2: schematisch perspektivische Ansichten von drei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schlagbacke mit unterschiedlichen ausgebildeten Wirkbereichen;

Fig. 3: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ersten Schlagbacke mit einem Wirkbereich mit eben profiliertem Querschnitt;

Fig. 4: schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweiten Schlagbacke mit einem ebenen Wirkbereich;

Fig. 5: schematisch in Seitenansicht eine Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses;

Fig. 6: schematisch in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses;

Fig. 7: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit getrennten Textilien;

Fig. 8: schematisch eine vergrößerte Ansicht eines abgetrennten Textils mit Trennrand; Fig. 9: schematisch eine vergrößerte Ansicht einer Kunststofffaser eines abgetrennten Textils mit Trennrand und

Fig. 10: schematisch eine vergrößerte Ansicht einer Kunststofffaser eines Textil mit einer komprimierten Wirkzone.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform eines Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trennen von Textilien 10, die hier doppellagig in die Vorrichtung 1 eingelegt sind, unter Anwendung eines Schlagimpulses. Der Verfahrensablauf wird in drei Schritten von links beginnend dargestellt. Zunächst wird in einem ersten Schritt eine erste Schlagbacke 2 über den Zustellweg s_z hinweg bis zur Oberfläche der Textilien 10 in Pfeilrichtung bewegt, bis ein Wirkprofil 6‘ die Textilien 10 berührt. Die beiden zu trennenden Textilien 10, die zudem einen Trennrand 12 erhalten sollen, liegen dabei auf der Oberfläche der zweiten Schlagbacke 4, hier als flacher Amboss ausgeführt. Das Wirkprofil 6‘ der ersten Schlagbacke 2 ist keilförmig.

In einem zweiten Schritt wird die erste Schlagbacke 2 mit einer Vorspannkraft F_v gegen die Textilien 10 gedrückt. Unter der so geschaffenen Vorlast, die Rauigkeiten und die Elastizität der Textilien 10 ausgleicht, wird im dritten Schritt die Impulskraft F, aufgebracht, zum Trennen der Textilien 10, die dabei kurzzeitig aufschmelzen, was zugleich zur Ausbildung des Trennrands 12 führt. Der beschriebene Ablauf wiederholt sich in rascher Folge beim Einsatz innerhalb eines schnelllaufenden, kontinuierlichen Prozesses, wie nach der Erfindung vorgesehen.

Fig. 2 zeigt schematisch in den Ansichten a), b) und c) drei perspektivische Ansichten jeweils einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlagbacke 2 mit einem jeweils unterschiedlich profilierten Querschnitt. In Ansicht a) ist ein flacher Querschnitt mit einem ebenen Arbeitsbereich zu erkennen, begrenzt durch zwei Radien R2. Bei einem beispielhaften Wirkprofil 6 beträgt der bevorzugte Radius R2 = 1 bis 4 mm und das ebene Profil hat eine Breite a = 0,1 bis 0,5 mm. Solche und ähnliche, insbesondere breitere Profile werden vorrangig für das Komprimieren verwendet.

In Ansicht b) ist der Querschnitt keilförmig, besonders geeignet zum Trennen, und bildet ein Wirkprofil 6 aus, wie in Fig. 1 angewendet. In Ansicht c) ist der Querschnitt als Radius ausgebildet und ebenfalls geeignet zum Trennen, wobei aber der Trennrand 12 komprimiert wird und insgesamt breiter ausfällt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ersten Schlagbacke 2 mit einem Wirkbereich 6 mit eben profiliertem Querschnitt, wie in Fig. 2 im Detail gezeigt. Eine Aufnahmeöffnung 8 dient dem Einsatz eines hier nicht dargestellten Einspannbolzen, mit dem die erste Schlagbacke 2 in einer Schlagbackenaufnahme 26 (vergleiche Fig. 5) einer Maschine befestigt wird, die die Vorspannkraft F_v und die Impulskraft F, auf die erste Schlagbacke 2 aufbringt.

Fig. 4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweiten Schlagbacke 4 mit einem ebenen, ambossartigen Wirkbereich. Die zweite Schlagbacke 4 wird auf einer Schlagbackenaufnahme 28 befestigt.

Fig. 5 zeigt schematisch in Seitenansicht eine Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses, bei dem die Textilien 10 von zwei Bahnrollen 40 ablaufen und doppellagig der Vorrichtung 1 zugeführt werden. In der Vorrichtung 1 zum Trennen von Textilien 10 läuft das Textil 10 doppellagig zwischen der ersten Schlagbacke 2 und der zweiten Schlagbacke 4 hindurch, wo das Trennen und die Herstellung des Trennrands 12 (in der Darstellung ist der Trennrand 12 noch nicht gebildet und das Trennen steht noch bevor) erfolgt. Es müssen jedoch Vorkehrungen getroffen werden, um die Kontinuität des Bahnlaufprozesses auch während des Einwirkens vor allem der Vorspannkraft, aber auch des Schlagimpulses, sicherzustellen. Dies kann beispielsweise durch ein taktweises Mitführen und Rückführen der Vorrichtung 1 in und gegen die Bahnlaufrichtung oder durch einen Bahnspeicher nach den Bahnrollen 40 und vor der Vorrichtung 1 realisiert werden (beides nicht dargestellt, aber aus dem Stand der Technik bekannt).

Fig. 6 zeigt schematisch in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform eines kontinuierlichen Bahnlaufprozesses. Durch Vorspannrollen 42, zwischen denen die Textilien 10 in zwei Bahnen hindurchlaufen, wird die Vorspannkraft aufgebracht. Eine Einrichtung zur Impulserzeugung 30, insbesondere ein Schlaggetriebe, wirkt auf eine oder beide Vorspannrollen 42, sodass die Textilien 10 getrennt werden und an der Trennstelle jeweils ein Trennrand 12 zurückbleibt.

Fig. 7 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 beim Trennen der Textilien 10, wobei zugleich ein Trennrand 12 gebildet wird. Dies wird in der vergrößerten Darstellung in der Fig. 8 besonders deutlich. Die Vorrichtung 1 umfasst die Schlagbacken 2, 4, dargestellt nach dem Rückhub, der die getrennten Textilen 10 mit dem Trennrand 12 an beiden verbleibenden Teilen der Textilien 10 nach der Trennung freigibt.

Fig. 8 zeigt schematisch eine vergrößerte Ansicht eines abgetrennten Textils 10 mit Trennrand 12. Dabei wird ersichtlich, wie die Kunststofffasern 9 miteinander verschmolzen sind und den Trennrand 12 dadurch ausbilden. Vor allem wird dadurch erreicht, dass das Textil 10 auch nach dem Trennen vor einer unerwünschten Auflösung geschützt bleibt und sich ablösende einzelne Kunststofffasern 9 vermieden werden. Beispiele sind ein Gewebe, Gewirke, Gestrick oder Vlies, bei denen der Trennrand einen Saum ersetzen kann. Bei anderen Beispielen für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Textil ein Seil, ein Faden oder eine Schnur und der Trennrand bildet ein deren gegen Auffasern gesichertes Ende aus. Ohne eine solche Sicherung können sich vom Rand nach dem Abschneiden ohne weitere Maßnahmen Kunststofffasern 9 lösen und das Textil 10 fällt nach und nach auseinander. Fig. 9 zeigt schematisch eine vergrößerte Ansicht einer Kunststofffaser 9, die zu einem abgetrennten Textil 10 mit Trennrand 12 gehört. Durch eine Strichellinie ist ein Wärmeeinflussbereich 13 gekennzeichnet. Daraus wird ersichtlich, dass die beim Schlagimpuls hervorgerufene Wärmeentwicklung im Material auf den Trennrand 12 beschränkt bleibt.

Fig. 10 zeigt schematisch eine vergrößerte Ansicht einer komprimierten Wirkstelle, eines Kompressionsbereichs 11 einer Kunststoffaser 9. Aus einer Vielzahl an Kunststoffasern 9 wird das Textilmaterial 10 gebildet. Der Bereich der Kunststofffaser 9 neben dem Kompressionsbereich 11 erscheint nicht verdickt, wie dies beispielsweise bei anderen thermischen Trennverfahren oder Schweißverfahren nach dem Stand der Technik durch aus einem aufgeschmolzenen Bereich herausgedrücktes flüssiges Kunststoffmaterial der Fall ist. Daran wird deutlich, dass kein überschüssiges Kunststoffmaterial geschmolzen und verschoben wird.

Vielmehr ist der Wärmeeinflussbereich 13, dessen Grenze zur den unbeeinflussten Bereichen der Kunststoffaser 9 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, auf den Bereich der komprimierten Fügestelle 14 beschränkt. Weder die Kunststoffaser 9, noch ein Bereich außerhalb sind durch unerwünschte Erwärmung beeinträchtigt.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 erste Schlagbacke

4 zweite Schlagbacke

6, 6‘ Wirkbereich, Wirkprofil

8 Aufnahmeöffnung

9 Kunststofffaser

10 Textil, Textilien, Textilmaterial

11 Kompressionsbereich

12 Trennrand

13 Wärmeeinflussbereich

20 Schlagpresse

22 Ständer

24 Bedienhebel

26 erste Schlagbackenaufnahme

28 zweite Schlagbackenaufnahme

30 (Einrichtung zur) Impulserzeugung

32 Vorschubeinrichtung

40 Bahnrolle

42 Rollwerkzeug, Vorspannrolle a Wirkprofilbreite

R1 erster Wirkprofil radius

R2 zweiter Wirkprofilradius

R3 dritter Wirkprofilradius

F_v Vorspannkraft

Fi Impulskraft, Intensität des Schlagimpulses s_z Zustellweg

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum thermischen Trennen von einem aus Kunststofffasern (9) bestehenden Textil (10), wobei auf das zwischen einem Paar unbeheizter Schlagbacken (2, 4) wenigstens einlagig angeordnete Textil (10) ein Schlagimpuls, eine senkrecht zum Textil (10) verlaufende Hubbewegung wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) mit einer Eindringdauer wenigstens einer der Schlagbacken (2, 4) in das Textil (10) kürzer als 10 ms, auf das Textil (10) einwirkt, wodurch das Textil (10) zwischen den Schlagbacken (2, 4) getrennt und ein Trennrand (12) aus angeschmolzenen Kunststofffasern (9) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gegeneinander wirkenden Schlagbacken (2, 4) in einem schnelllaufenden, kontinuierlichen Prozess verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die erste und/oder die zweite Schlagbacke (2, 4) als Rollwerkzeug (42) ausgeführt ist und das Rollwerkzeug (42) in einem Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub mitläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die erste und/oder die zweite Schlagbacke (2, 4) als zur Wirkstelle hin schwenkendes Werkzeug ausgeführt sind und in einem Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub wirkt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die erste und/oder die zweite Schlagbacke (2, 4) als ein während des Trennvorgangs mit der Bahn mitgeführtes Werkzeug ausgeführt ist und in einem Bahnlaufprozess mit fortlaufendem Vorschub wirkt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einem dem Schlagimpuls vorgelagerten Schritt das Textil (10) mittels wenigstens einer Vorspannrolle (42) mit einer Vorspannkraft F_v beaufschlagt wird und danach der Schlagimpuls wenigstens einer der angetriebenen Schlagbacken (2, 4) einwirkt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der durch wenigstens eine der angetriebenen Schlagbacken (2, 4) über die wenigstens eine Vorspannrolle (42) weitergeleitete Schlagimpuls auf das Textil (10) einwirkt, wobei die wenigstens eine Schlagbacke (2, 4) den Schlagimpuls zunächst auf die wenigstens eine Vorspannrolle (42) zur Übertragung auf das Textil (10) aufbringt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der mechanische Antrieb, der den Schlagimpuls hervorruft, durch Federkraft, ein Fallgewicht, einen Magnetantrieb oder ein Kurvenscheibengetriebe erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schlagimpuls durch die obere Schlagbacke (2) allein oder durch beide, gegeneinander wirkende Schlagbacken (2, 4) aufgebracht wird.

9. Vorrichtung zum thermischen Trennen von einem aus Kunststofffasern (9) bestehenden Textil (10), wobei die Vorrichtung (1) ein Paar unbeheizter Schlagbacken (2, 4) umfasst, zwischen dem beim Trennvorgang das Textil (10) wenigstens einlagig angeordnet wird, sowie weiterhin eine Einrichtung zur Impulserzeugung (30) umfasst, die ausgeführt ist, einen Schlagimpuls in wenigstens eine der Schlagbacken (2, 4) einzutragen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Schlagbacke (2, 4) zur Wirkung in einem schnelllaufenden, kontinuierlichen Prozess ausgeführt und angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste und/oder die zweite Schlagbacke (2, 4) nach einer ersten Ausführungsform als Rollwerkzeug (42), nach einer zweiten Ausführungsform als zur Wirkstelle hin schwenkendes Werkzeug oder nach einer dritten Ausführungsform als ein während des Trennvorgangs mit der Bahn mitgeführtes Werkzeug ausgeführt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Vorspanneinrichtung umfasst ist, die eine Vorspannkraft (F_v) aufbringt und die Schlagbacken (2, 4) vor dem Schlagimpuls mittels der Vorspannkraft (F_v) gegeneinander drückt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , wobei die Vorspanneinrichtung als eine Vorspannrolle (42) ausgeführt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei wenigstens eine der Schlagbacken (2, 4) den Schlagimpuls auf die Vorspannrolle (42) aufbringt und diese zur Weiterleitung des Schlagimpulses ausgeführt ist, wobei der Schlagimpuls durch die Vorspannrolle (42) in das Textil (10) eingeleitet wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Paar Schlagbacken (2, 4) aus wenigstens einer ersten Schlagbacke (2) mit einem Wirkbereich mit profiliertem Querschnitt (6‘) besteht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der profilierte Querschnitt (6‘) als ein Radius RT ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der profilierte Querschnitt (6‘) keilförmig mit einem Winkel a gegen den flächigen Wirkbereich der zweiten Schlagbacke (4), deren Keilspitze als Radius R3 ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei das Paar Schlagbacken (2, 4) eine zweite Schlagbacke (4) mit flächigem Wirkbereich (6) oder mit profiliertem Querschnitt (6‘) umfasst.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei die Einrichtung zur Impulserzeugung (30) ausgeführt ist, nur auf eine der Schlagbacken (2, 4) allein oder auf die erste und die zweite Schlagbacke (2, 4) zugleich zu wirken.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei die Einrichtung zur Impulserzeugung (30) eine Feder, ein Fallgewicht oder ein mechanisches Getriebe aufweist.