JP4410888B2 - 動水力学的穿孔によって穿孔されたフリースを作製するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動水力学的穿孔によって穿孔されたフリースを作製するための装置であって、多数の小孔がフリース内のほぼ鮮明に区切られた任意の寸法の孔から形成されており、当該装置がフリースを支持して運搬する平滑なエンドレス面から成り、このエンドレス面が、一方ではノズルバーによって多数の流出口から高圧で吹き付けられた液体を排出するための排液開口部を備え、他方では平滑面の平面から突出していて、フリース内に穿孔を形成する多数の立体的隆起部とを備えている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
合衆国特許第４７０１２３７号明細書により、穿孔されていないフリースの長手方向に複数の切れ目をつけ、次いで孔を形成するために横方向に伸ばし、この形で熱によって固定することにより、予め作製されたフリースに孔構造を設けることが公知である。このような穿孔フリースは鮮明に区切られた孔を有するが、側方強度がわずかしかない。
【０００３】
これに関してより良好なのは合衆国特許第３７５０２３７号明細書に記載された形成法であり、この場合２つのエンドレスウエブの間に保持されている予め作製されたフリースに、孔構造を形成するために強い水噴流を当てる。ドラムなどのエンドレスウエブに所望の孔構造が設けられている。エンドレスウエブは均一に穿孔され、エンドレススクリーンによって全周を覆われたドラムから成る。エンドレススクリーンは所望の孔構造に応じて開いた範囲と閉じた範囲とを有している。この孔の形成法の欠点は、このようにすると縁が鮮明に区切られた孔を形成できず、しかも孔の形成時に強い水噴流により個々のフリース繊維がエンドレススクリーンに向かって押しやられて、そこでスクリーンのワイヤの間にひっかかる恐れがあることである。また、孔の間のウェブの幅が不均一なので、穿孔フリースはわずかな強度しか有していない。さらにフリース構造をより詳細に調べると、不利な干渉縞が認められる。これらの干渉縞は、スクリーンを張ったドラム内の孔と、ノズルバー内のノズル噴流の不変の配置が原因で生じる。
【０００４】
ヨーロッパ特許出願公開第０２１５６４８号、第０２２３６１４号または第０２７３４５４号明細書に記載された形成法により、予め作製された均一なフリースに後から鮮明に区切られた孔を設けることができる。ここではそれぞれ１つの穿孔ドラムが排液開口部を有する平滑な薄板から形成されており、薄板上には開口部の間に全面にわたって均一に分布した立体的隆起部が配置されている。立体的隆起部は片側が開いた条溝から成り、それによって同時に排液開口部が形成されているか、あるいは均一に分布している上方に向かって尖ったスパイクから成り、スパイクの間に薄板内に孔として形成された排液開口部が配置されている。このドラムによってフリースに向かって鮮明に区切られた所望の孔を形成できるが、たとえば円形に形成されたフリース製品の強度はすべての方向で均一ではない。そこで指定された孔構造もしくは指定された立体的隆起部のひし形などの配置は、この形状強度を妨げる。さらにここでも処理されたフリース上に危惧されている干渉縞が生じる恐れがある。なぜならば、ドラムの薄板内における孔の配置が、ノズルバー内のノズル孔の必然的に固定されている配置と干渉し合うことがあるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記のすべての条件を満たすのことのできる装置を提供することである。フリース内の孔は鮮明に区切られているだけでなく、穿孔されたフリースは特にすべての方向に、すなわち幅方向だけでなく、これに対して直角の方向にも均一な強度を有するべきであり（もちろん孔構造を形成する前にそのような均一に強化されたフリースが供給されていることが前提となる）、また干渉縞を有していてはならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の構成では、ヨーロッパ特許出願公開第０２１５６８４号明細書に記載されている装置、すなわちフリースを支持して運搬する平滑なエンドレス面から成り、このエンドレス面が一方ではノズルバーによって多数の流出口から高圧で吹き付けられた液体を排出するための排液開口部を備え、他方では平滑面の平面から突出していて、フリース内に穿孔を形成する多数の立体的隆起部を備えている形式のものにおいて、隆起部が両方の次元方向でエンドレス面上に不均一に分布しているようにした。隆起部はフリースを支持している面全体を覆って、ランダム原理（ランダムジェネレータの使用）に基づきそれぞれ互いに不均一な間隔を置いて分布されているようにする。これによりすべての問題が一挙に取り除かれる。孔はフリース面全体にわたって任意に不均一に分布しているので、穿孔フリースの最大強度は優先的な方向を有し得ない。同時にフリースの幅にわたって干渉縞も生じ得ない。なぜならば、ノズルバーから流出する水噴流はいまや常に別の箇所で立体的隆起部に衝突するからである。これにより穿孔フリースの外観は不均一に分布した孔を有しているが、これらの孔はフリースの面全体にわたって均一に覆い、縞などの繰り返し生じる均一な変化を含まない。
【０００７】
一般にエンドレスな平滑面はドラムの形状を有するであろうが、孔を形成するためのエンドレスベルトも考えられる。密に並置された多数の排液開口部が壁体の面全体にわたって分布し、たとえばレーザー光で立体的隆起部の形成が行われ、さらにまた壁体内に孔が設けられているので、壁体の断面における平滑面の厚さは小さく寸法設計することができよう。それゆえ吹き付けられた液体の必要な吸引のためにも、フリースおよび当該フリースを支持している面に衝突する水噴流の両側で、ベルトの反対側またはドラムの壁体の内部にベルトまたはドラム壁体を支持するための長手方向スライドレールが配置されていれば有利である。この場合、支持する長手方向スライドレールの間でポンプの吸引力が作用する。
【０００８】
スパイクなどの立体的隆起部は、実用的な要求に応じて、面を合計２０〜５０％、一般には３０％覆うべきである。この場合、フリースの開放面積は相応に大きい。一般に突き通すか、または燃焼によって形成された孔から成る排液開口部の直径は０．５〜３ｍｍ、一般に１．５ｍｍであるべきである。こうすることによって、フリースの繊維が孔に進入したり、そこで引っ掛かったりすることなく、吹き付けられた液体を急速に排出することが可能である。
【０００９】
スパイクの必要な直径およびまたはそれらの間隔は、所望される開放面積（オープンエリア）に応じて、次式：
Ｏ_Ａ＝（Ｄ_φ／Ｄ_間隔）^２×０．９
［式中：Ｏ_Ａはフリース内の孔の数または孔の寸法および孔構造に基づくフリース内の開放面積を表し、Ｄ_φは孔構造にとって有効な立体的隆起部（スパイク）の直径を表し、さらにＤ_間隔はフリース内の孔またはエンドレスベルトまたはドラム上のスパイクの平均間隔を表す］
によって算出することができる。この場合、スパイクの周囲において排液開口部が壁体内に設けられている。排液開口部は壁体の面全体にわたって不均一に分布してはいるが、スパイクのようにランダム原理によらずに、スパイクの配置に関連して分布している。
【００１０】
スパイクの支持体としてエンドレスベルトを使用する場合には、穿孔されたフリースは引き離し装置の配置に応じた角度で引き離される。スパイクの支持体としてドラムを使用する場合には、完成したフリースはドラムの円周面から接線方向で引き離されるのに対し、スパイクは同じ外周方向で引き続き運動する。フリースが形成平面から引き離される際に、スパイクに孔の形を歪める力が生じる。これを避けるために、本発明は装置の構成において、スパイクなどの立体的隆起部の側面が、少なくともフリースの搬送方向に見てそれぞれの立体的隆起部の前方の側面が、伸開線の形状を有するようにする。これにより、歯車が互いにかみ合う場合のように穿孔フリースが問題なくスパイクから離される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
これは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０６６１０号明細書に記載されているような水噴流式穿孔装置である。ここでは装置は、支持するエンドレスベルトによってまだ強化されていないフリースを進行するエンドレスベルトの上方の隙間内に導入し、次いでドラムを回らせ、それから初めてドラム上でドラムに付属しているノズルバーから出る水噴流によって穿孔するように働く。このような装置は、すでに強化されたフリースまたは部分的に強化されたフリースに鮮明に区切られた孔を形成するように変更される。そのために図面ではドラム１のみが示されており、その前後に周辺部材が配置されているが、ここでは見やすくするために省略されている。基本的に完成しており、エンドレスベルトによって支持されていないフリース２はドラム１に直接支えられて移動する。図２に示すように、ドラム１の外部には単数または複数のノズルバー３が直接付属している。ノズルバー３はドラム１に対して軸平行に配置されていて、ドラム１に向いた下側に水噴流４が流出するためのノズル条片（図示しない）を有している。
【００１３】
図４に示すようにドラム１はドラム壁体５から成る。ドラム壁体５は薄く、プラスチックの場合は不安定に形成されている。しかしまたドラム壁体５は黄銅などの金属で形成すると、安定し、変形することはない。このドラム壁体５は、図４に示すように外側に多数の立体的隆起部、たとえばスパイク６を有している。これらのスパイク６は、図３に示すようにドラムの外周面上に完全に不均一に分布して配置されている。これらのスパイク６は排液開口部７によって取り囲まれている。スパイク６の配置はランダムジェネレータによって規定されるので、絶対に繰り返しがない。スパイク６相互の間隔は、図４に示されているように常に変化していて不均一である。多数のスパイク６は、この配置に従いコンピュータ制御されたレーザー光によって壁体の材料の中実体から燃焼加工されることができる。次いで、または同時に、スパイク６の周囲を取り囲む孔７などの排液開口部を設ける。図４に示すように、スパイク６の区切りに対する孔７のその都度の間隔は不均一であるが、壁体５内の孔７の配置はスパイク６の配置に依存しており、その限りでは二次的でしかなく、ランダムジェネレータによっては規定されていない。スパイク６の周囲の孔７のパターンはしばしば同じであってよく、周期的に反復するパターンを示すことができる。重要なのは、スパイク６の配置が不均一なことである。
【００１４】
規定の面積当たりのスパイク６の数およびまたスパイク６の作用直径は、産業が所望する穿孔フリースの開放面積に依存している。この開放面積は個々の孔の直径とその単位面積当たりの数によって決まる。指定された規定値に応じて、開放面積は、次式：
Ｏ_Ａ＝（Ｄ_φ／Ｄ_間隔）^２×０．９
［式中：Ｏ_Ａ（オープンエリア）はフリース内の孔の数または孔の寸法および孔構造に基づくフリース２内の開放面積を表し、Ｄ_φは孔構造にとって有効なスパイク６の直径を表し、さらにＤ_間隔はフリース内の孔またはドラム１上のスパイク６の平均間隔を表す］
によって計算することができる。
【００１５】
一般に開放面積は３０％が所望され、フリース内の孔の間隔は３〜５ｍｍである。これによりいずれの場合も、単位面積当たりのスパイク６の数が規定でき、ひいてはランダムジェネレータを装着できる。次いで吹き付けられた液体を排出するための排液開口部を設ける。この場合、フリースが繊維が孔７内に引っ掛かることがないように、排液開口部の直径は０．５〜１．５ｍｍである。しかしまた寸法の不均一なスパイク６でフリース内の孔構造を形成することも可能である。つまり、相応に寸法設計されたスパイク６によってフリース内に太い孔および細い孔を形成することができる。
【００１６】
図１および図４に、ドラム１の周囲に延びているスパイク６の形成が示されている。外側面は外方に向かって円錐状に延びている。しかし図示されているように、断面形状は均一に先細になっている円錐状ではなく、断面線の輪郭はドラム１の直径に依存した伸開線の形状を有している。実施例ではスパイク６は伸開線のように周囲が湾曲している。しかし重要なのは搬送方向で前に配置されたスパイク６の面のみである。なぜならば、ここでは穿孔されたフリース２をドラム１から引き離す際に生じる伸び現象が孔の所望の鮮明な区切りにとって特に不利であり得るからである。
【００１７】
図１に示すように、ドラム壁体５はより厚く形成されたローラ８上に長手方向スライドレール９を介して全周にわたって支持されている。ローラ８は同時に吸引管であり、その内部で吸引力が生ぜしめられて、吹き付けられた液体４をフリース２から再び吸引する。この理由で、吸引スリット１０は両側とも半径方向外側でそのような長手方向スライドレール９によって仕切られている。長手方向スライドレール９は周方向で移動可能にローラ８上に設けられてもよい。この場合、長手方向スライドレール９はドラム壁体５を支持するだけではなく、吸引スリット１０をシールするためにも働く。ドラム１に複数のノズルバーが付属している場合は、相応に複数の吸引スリットが配置される。ドラム壁体５はプラスチックから成っていてよいが、安定性の理由から金属で形成する方がより良い。長手方向スライドレール９はプラスチックと金属の両材料から形成することもできるが、素材の組み合わせは常に金属がプラスチックに沿って滑動するようにすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】穿孔フリースを形成するためのローラの断面図である。
【図２】図１に示したローラとその上に案内されたフリースとローラに付属しているノズルバーの断面図である。
【図３】図１または図２に示したドラムの壁体の平面図であり、ドラム壁体の平面から突出している多数の立体的スパイクは不均一に分布していて、反復パターンに対応していない。
【図４】スパイクの領域に置けるドラムの壁体の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ドラム、 ２ フリース、 ３ ノズルバー、 ４ 液体（水噴流）、 ５ ドラム壁体、 ６ 隆起部、 ７ 排液開口部、 ８ ローラ、 ９ 長手方向スライドレール、 １０ 吸引スリット

Claims (21)

1. 動水力学的穿孔によって穿孔されたフリースを作製するための装置であって、多数の小孔がフリース内のほぼ鮮明に区切られた任意の寸法の孔から形成されており、当該装置がフリース（２）を支持して運搬する平滑なエンドレス面から成り、このエンドレス面が、一方では前記フリース（２）の、ひいては当該エンドレス面の横断線の作業幅にわたって延びているノズルバー（３）を用いて、当該ノズルバー（３）の全長にわたって均一に分布しているノズル孔から前記フリース（２）に向けて高圧で吹き付けられた液体（４）を排出するための排液開口部（７）を備え、他方では前記平滑なエンドレス面の平面から突出していて、フリース（２）内に穿孔を形成する多数の立体的隆起部（６）を備えている形式のものにおいて、前記隆起部（６）が前記エンドレス面上に不均一に分布しており、前記フリース（２）および当該フリース（２）を支持している前記エンドレス面に衝突する水噴流（４）の両側で、前記エンドレス面の、当該水噴流（４）が衝突する側とは反対の側を支持するための長手方向スライドレール（９）が配置されていることを特徴とする、動水力学的穿孔によって穿孔されたフリースを作製するための装置。
2. 前記隆起部（６）が前記フリース（２）を支持している前記エンドレス面全体を覆って、ランダム原理（ランダムジェネレータの使用）に基づきそれぞれ互いに不均一な間隔を置いて分布している、請求項１記載の装置。
3. 前記エンドレス面がエンドレスに回転するベルトの表面である、請求項１または２記載の装置。
4. 前記エンドレス面がドラム（１）の外面である、請求項１または２記載の装置。
5. 前記２つの長手方向スライドレール（９）の間にサクションローラ（８）の吸引スリット（１０）が配置されており、それにより上に載っている前記フリース（２）に対してポンプの吸引力が作用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記長手方向スライドレール（９）が吸引力の作用下にある軸平行の前記サクションローラ（８）上に支持されている、請求項５記載の装置。
7. 前記エンドレス面がドラム（１）の外面であり、当該ドラム（１）のドラム壁体（５）を全面的に支持するために前記サクションローラ（８）上で前記吸引スリット（１０）の横の前記両方の長手方向スライドレール（９）よりも多い長手方向スライドレール（９）が全周に配置されている、請求項６記載の装置。
8. 前記エンドレス面がプラスチックから形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前記エンドレス面が金属材料から形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
10. 前記長手方向スライドレール（９）が、前記立体的隆起部（６）を支持する前記エンドレス面の材料に応じてプラスチックまたは金属から成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 前記立体的隆起部（６）が前記エンドレス面を合計２０〜５０％カバーしている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. 前記立体的隆起部（６）の間の排液開口部（７）の直径が０．５〜３ｍｍである、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 前記立体的隆起部（６）の間の間隔が１．５ｍｍ〜２０ｍｍである、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 前記フリース（２）の開放面積、すなわちフリース孔構造を形成するための前記立体的隆起部（６）の有効直径が次式：
    Ｏ_Ａ＝（Ｄ_φ／Ｄ_間隔）^２×０．９
    ［式中：Ｏ_Ａ（オープンエリア）は前記フリース内の孔の数または孔の寸法および孔構造に基づく前記フリース内の開放面積を表し、Ｄ_φは孔構造にとって有効な前記立体的隆起部の直径を表し、さらにＤ_間隔は前記フリース内の孔または前記エンドレス面上のスパイクの平均間隔を表す］
    によって算出される、請求項１３記載の装置。
15. 前記立体的隆起部（６）が上方に向かって円錐状に狭くなっている端部を有するように形成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
16. 前記立体的隆起部（６）の側面が、少なくとも前記フリース（２）の搬送方向に見て前記それぞれの立体的隆起部（６）の前方の側面が、伸開線の形状を有している、請求項４記載の装置。
17. 前記伸開線の形状がドラム（１）の直径に依存している、請求項１６記載の装置。
18. 前記立体的隆起部の高さが１〜３ｍｍである、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
19. 前記立体的隆起部（６）および前記排液開口部（７）を備えた前記エンドレス面が、金属層の中実体からグラビアレーザ光によって加工されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の装置。
20. 前記立体的隆起部（６）の形状、すなわち横断面および／または作用直径が種々異なっている、請求項１から１９までのいずれか１項記載の装置。
21. 前記フリース（２）内に孔構造を形成するために、１つ以上のノズルバー（３）が前記エンドレス面に向けられている、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。

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