JP5837083B2 - 繊維ウェブを乾式成形する装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の繊維ウェブを乾式成形する装置、すなわち装置が、多数の繊維または繊維混合物が空気流により供給可能であり、かつ繊維および空気から形成された繊維流を発生させるフォーミング出口を有するフォーミングヘッドと、繊維を捕捉しかつ搬出し、吸込み流を発生させる吸込み装置と協働する堆積ベルトとを備え、フォーミングヘッドのフォーミング出口と堆積ベルトとの間に、自由空間を備えたフォーミングゾーンが形成されており、自由空間がシール手段により周囲に対して遮蔽されている、繊維ウェブを乾式成形する装置に関する。

繊維不織布を製造するために、繊維を、空気流を用いて堆積ベルト上に堆積させて繊維層を形成することが公知である。当該技術分野で通常はエアライドと呼ばれるこの方法は、繊維または繊維混合物が、フォーミングヘッドによって均一に分配されて堆積ベルトの表面に置かれることに基づいている。堆積ベルトの、フォーミングヘッドにより覆われた領域は、通常、フォーミングゾーンと呼ばれる。このフォーミングゾーンにおいて繊維が堆積ベルトに衝突する。

このような装置は、たとえば欧州特許出願公開第０００６６９６号明細書から公知である。

この公知の装置では、多数の繊維または繊維混合物が、空気流によってフォーミングヘッドに供給される。フォーミングヘッドの内部には、繊維を混合しかつ分配する手段が設けられている。フォーミングヘッドの下面には、フォーミング出口が形成されている。このフォーミング出口は、通常堆積ベルトの上方に短い間隔を置いて配置されている。この場合、フォーミングヘッドと堆積ベルトとの間に、自由空間が形成される。この自由空間は、フォーミング出口から進出した繊維流のガイドのために役立つ。堆積ベルト上への繊維の堆積は、繊維流の空気を吸い込みかつ排出する吸込み装置により支援される。堆積ベルトの表面に形成された繊維層は、堆積ベルトを介して連続的にフォーミングゾーンから出るように案内されるので、引き続きさらなる処理、たとえば固定化処理に供給される繊維層が形成される。

この場合、繊維の堆積は、主にフォーミングゾーン内で形成された空気流により決定される。公知の装置では、フォーミングヘッドに、堆積ベルトの走入側に、かつ堆積ベルトの走出側で、それぞれシールローラの形態のシール手段が対応配置されている。これにより、フォーミング出口と堆積ベルトとの間に形成された自由空間を周囲に対して遮蔽することができる。シールローラは、周囲からの二次的な空気流の進入を阻止するために、側方で堆積ベルトの長辺側に配置されたハウジング部分と協働する。しかし実際には、繊維タイプおよび繊維サイズに応じて、繊維の堆積に不規則性が生じる。この不規則性は、いわゆるむら形成（Ｗｏｌｋｅｎｂｉｌｄｕｎｇ／ビーチング）と呼称される。その限りで、吸込み装置により形成された吸込み流は、繊維堆積の不規則性につながり得ると推測される。

繊維の堆積におけるこのような不規則性を排除するために、たとえば国際公開第２００６１３１１２２号明細書からは、吸込み装置の吸込み流にフォーミングゾーンの部分領域において影響を与えることが知られている。この場合、この公知の装置は、フォーミングゾーンの走入側で、吸込み装置に、堆積ベルトの下方で吸込み流に影響を与えるガイド金属薄板が対応配置されている。これによって、特にフォーミングゾーンの走入側の、周囲から吸い込まれた二次空気により生じる空気乱流を回避することが望ましい。しかしながらこれによって種々の吸込み流がフォーミングゾーン内で発生する。この種々の吸込み流は、フォーミングゾーン内の繊維の種々異なる堆積特性をもたらす。

したがって本発明の課題は、冒頭で述べた繊維ウェブを乾式成形する装置を改良して、繊維層における繊維分配の高い均一性を達成することができるようにすることである。

この課題を解決した本発明による構成によれば、走入側に配置されたシール手段が、堆積ベルトに対して相対的に、調整可能な流入横断面を備える入口開口を、周囲に対して形成するようにした。

本発明の別の態様は、各従属請求項に記載の特徴および特徴の組合せにより規定される。

本発明は、フォーミング出口に対して横方向に可動な堆積ベルト上への繊維の堆積時に、垂直方向運動から、堆積ベルトにより規定された水平方向運動への繊維の変向（方向変換）が行われなければならないという認識に基づいている。走入側における二次空気流の制御された供給によって、繊維の変向、ひいては繊維の堆積に、繊維の堆積の均一性が生じるように有利に影響を与えることができることが判った。その限りでは、調整可能な流入横断面を備える入口開口は、周囲からフォーミングゾーン内への、繊維タイプおよび繊維サイズに適合された二次空気流の供給を可能にするという利点を提供する。走入側で進入した二次空気流により、繊維は有利には堆積ベルトの走行方向に加速されて、このことは、方向変更の促進につながる。さらに、これによって、走入側の領域においてフォーミング出口から進出した繊維は、走出側の領域で進出した繊維に比べて、自由空間内で互いに異なる長さの自由区間（Freistrecken）を通過する。これによって、特に繊維は、走入領域において、堆積ベルトの走行方向への方向変更のための自由空間内で比較的長い時間を得る。この効果は、均一な堆積ひいては均一に形成された繊維ウェブに特にポジティブに作用する。

二次空気流の個別の調整を可能にするために、本発明による装置は、有利には別の態様で実施される。この態様では、走入側のシール手段が、可動なシール金属薄板により形成されている。シール金属薄板は、堆積ベルトに対して相対的な各位置で入口開口の流入横断面を規定する。したがって、入口開口の流入横断面は無段階に調整することができる。

このためには、シール金属薄板を、堆積ベルトに対して間隔を置いて横方向に延びる旋回軸に保持することが提案される。これにより、閉じられた状態から最大に開放された状態までの範囲で入口開口の調整が可能である。

堆積ベルトの走出側でできるだけ周囲から進入する二次空気流がないようにするために、走出側のシール手段は、本発明の有利な態様によれば、所定の周速度で駆動可能なシールローラにより形成されている。このシールローラは、堆積された繊維ウェブの表面におけるできるだけ小さな接触をもって維持され得る。この場合、シールローラの周速度は、有利には堆積ベルトのベルト速度と同一の大きさである。したがって、シールローラと繊維ウェブとの間の不都合な相対速度は回避され得る。

シールローラが堆積ベルトに対して相対的に、その都度繊維ウェブのために最適な位置を有することを保証するために、シールローラを堆積ベルトに対して相対的に高さ調節可能に形成することが更に提案されている。したがって、繊維ウェブのあらゆる厚さに対して、堆積ベルトの走出側におけるフォーミングゾーンの最適なシールを調整することができる。

シールローラと堆積ベルトとの間で調整されたギャップ高さが運転中に不変に維持されるように、シールローラにクリーニング手段を対応配置することがさらに提案されている。このクリーニング手段によって、シールローラの表面が清浄化可能である。したがって、シールローラの周面における個々の繊維小片の付着を阻止することができる。このようなクリーニング手段は、たとえば掻取り器を用いた接触により直接に、または吸込み装置を用いて非接触に実施されていてよい。

フォーミングゾーンの長辺側は、有利にはシール壁により周囲に対して遮蔽される。この場合、シール壁は、走入側で、フォーミングゾーンを越えて突出する壁端部を有している。これにより、二次空気流の進入時に形成される縁部の渦流作用をフォーミングゾーンから遠ざけることができる。択一的には、長辺側のシール壁の壁端部が延長可能に形成されていて、これにより、入口開口の流入横断面の大きさに応じて、種々の長さのシール壁が調整される可能性も生じる。

フォーミングゾーンの幅の種々の調整を実施することができるように、シール壁を、堆積幅の調整のために、堆積ベルトに対して横方向に調節（移動）可能に形成することがさらに提案されている。

本発明の特に有利な別の実施の形態では、吸込み装置が、フォーミングゾーンの下方に、複数の空気ガイド手段を有していて、空気ガイド手段により、吸込み特性は壁部延在方向で調整可能である。これにより、繊維の堆積によって繊維ウェブを形成する際に付加的な堆積効果および均一性を得ることができる。

これによって同様に、吸い込まれる二次空気流も変更可能である。

種々異なる繊維タイプおよび繊維サイズを堆積させて繊維ウェブを形成することができるように、さらに、フォーミングヘッドが、堆積ベルトに対して相対的に高さ調節可能に形成されていることがさらに提案されている。

したがって、本発明による装置は、あらゆる繊維及び繊維混合物の堆積のために適している。これにより、合成繊維、天然繊維、または合成繊維および天然繊維の混合物を堆積させて繊維ウェブを形成することができる。この場合、形成された繊維層の高い均一性により、有利には微細な部分、たとえば粉末が有利には混合物内に組み込まれていてよい。

本発明による装置を以下に添付の図面に関連して幾つかの実施の態様につき詳しく説明する。

本発明による装置の第１の実施の形態の概略的な横断面図である。 図１に示した実施の形態をフォーミングヘッドなしで上から見た平面図である。 本発明による装置の別の実施の形態をフォーミングヘッドなしで上から見た平面図である。

図１および図２には、本発明による装置の第１の実施の形態が概略的に示されている。図１では、この第１の実施の形態が概略的に横断面図で示されており、図２では、概略的に上から見た平面図でフォーミングヘッドなしで示されている。図面のうちの１つに明確に関連付されていない限り、以下の説明は両方の図面に該当する。

本実施の形態は、混合室１を有している。この混合室１は、繊維流入部２を介して繊維供給部（図示せず）に接続されている。繊維流入部２は、１種または複数種の繊維または繊維混合物を空気流により混合室１に供給するために１つまたは複数の接続部を有している。混合室１の下側は、フォーミングヘッド３に接続されている。フォーミングヘッド３は、繊維または繊維混合物を分配し、下側に形成されたフォーミング出口４を介して均一に繊維流として導出するために複数の手段（図示せず）を有している。フォーミング出口４は、有利には金属薄板製の篩いプレート５または緊張された篩い織布を有している。この場合、フォーミングヘッド３の内部における分配は、たとえば国際公開２００４１０６６０４号から公知の駆動される複数の羽根を介して行われると有利である。その限りでこの箇所については上掲の文書を参照することとする。

フォーミングヘッド３は、フォーミング出口４が平行に堆積ベルト８の上方に延びているように、堆積ベルト（Ablageband）８の上方に配置されている。ほぼ水平方向に配向された堆積ベルト８は、ガス透過性に形成されていて、複数のガイドローラ９を介して連続的に、二重矢印で示された材料搬送方向に案内される。その限りでは、堆積ベルト８は、連続的に走入側１０から送出側１１に向かってフォーミングゾーン６を通過する。この場合に、繊維はフォーミングゾーン６内で、堆積ベルト８の表面に堆積されて繊維層２３を形成する。

この場合、フォーミングヘッド３のフォーミング出口４は、方形に形成されているので、フォーミングゾーン６は、堆積ベルト８の上方で同様に方形に延びている。フォーミングゾーン６の、フォーミング出口４と堆積ベルト８との間に形成された自由空間７は、周囲に対して、複数のシール手段１２．１−１２．４によって遮蔽されている。走入側に配置されたシール手段１２．１は、堆積ベルト８に対して自由な入口開口１４を形成する。この入口開口１４により、フォーミングゾーン６の自由空間７は直接に周囲に接続されている。入口開口１４は、自由な流入横断面を形成し、これにより周囲からの二次空気流の流入を可能にすることができる。規定された流入横断面を調整するために、シール手段１２．１は、本実施の形態では可動なシール金属薄板１８により形成されている。その限りでは、堆積ベルト８に対して相対的なシール金属薄板１８の各位置によって、入口開口１４の規定された流入横断面が調整される。このためには、シール金属薄板８が、堆積ベルト８に対して直交する横方向に延びる旋回軸１９に保持されている。シール金属薄板８は、旋回軸１９において無段階に閉じられた位置と、最大開放との間で調整され得る。シール金属薄板１８の最大開放は図１に破線で示されている。

フォーミングゾーン６の自由空間７は、走出側１１ではシール手段１２．２によって、周囲に対して遮蔽されている。このためには、シール手段１２．２が、駆動されるシールローラ１３として形成されている。シールローラ１３は、ローラフレーム２４に高さ調節可能に保持されている。したがって、シールローラ１３の位置は、堆積ベルト８に対して相対的に無段階に調整可能である。これによって、繊維層の厚さに適合された遮蔽を得ることができる。シールローラ１３は、ローラモータ２５を介して駆動される。ローラモータ２５は、制御装置２６に接続されている。制御装置２６には、センサ２７が対応されていて、このセンサ２７は堆積ベルト８のベルト速度をその都度検出する。その限りでは、シールローラ１３は、堆積ベルト８のベルト速度と同じ大きさの周速度で駆動され得る。これによって、シールローラ１３の表面および繊維層２３の表面は、同一の速度でかつ互いに対する相対運動なしにガイドされ得る。

堆積ベルト８と、シールローラ１３との間で調整されたギャップ高さを維持するためには、シールローラ１３にクリーニング手段２８が対応配置されている。クリーニング手段２８は、本実施の形態では、吸引部として形成されている。これにより、シールローラ１３の表面に付着した繊維粒を連続的に取り除くことができる。

フォーミングゾーン６の自由空間７は、両長辺側でシール手段１２．３および１２．４によって周囲に対して遮蔽されている。これらのシール手段１２．３および１２．４は、平行に配置された２つのシール壁１５．１および１５．２により形成されている。これらのシール壁１５．１および１５．２は、この場合、堆積ベルト８の上面と、フォーミングヘッド３の下面との間に延びている。シールローラ１３に対して、これらのシール壁１５．１および１５．２は、それぞれ１つの自由回転ギャップ３０を形成している。反対の側に位置する壁端部２９．１および２９．２は、比較的長く形成されており、フォーミングジーン６を超えて突出している。したがって、有利には、周囲からの二次空気流の流入時に生じる縁部渦流の発生を有利にはフォーミングゾーン６の外側の非臨界的な領域にずらすことができる。フォーミングゾーン６の堆積幅を調整するためには、シール壁１５．１および１５．２は、堆積ベルト８に対して横方向に調節可能に形成されている。この場合、シール手段１２．１の交換が行われ、これにより各堆積幅に適合した入口開口を形成することができる。

堆積ベルト８の下方には、吸込み装置１６が配置されている。この吸込み装置１６は、吸込み通路１７を介して、負圧源（図示せず）に接続されている。吸込み装置１６は、堆積ベルト８の側で、吸込み室３１を形成し、この吸込み室３１内には、堆積ベルト８の下面に対応された複数の空気ガイド手段２１が配設されている。空気ガイド手段２１は、本実施の形態では、調節可能な絞りフラップとして形成されている。この絞りフラップは、互いに対して関係なく調整可能であるので、フォーミングゾーン６の長さにわたって、吸込み特性を調整可能である。この場合、特に走入側１０に対応配置された空気ガイド手段２１は、入口開口１４を通って流入する二次空気流に影響を与えることができる。

本発明による装置の、図１および図２に示した実施の形態では、たとえば、合成繊維と粉末とから成る混合物が、一緒に空気流を介して混合室１に供給される。混合室１の内部には、繊維の予備混合を実施する静的または動的な手段が形成されていてよい。引き続き、繊維と粉末とから成る混合物は、空気流を介してフォーミングヘッド３内へ案内される。フォーミングヘッド３の内部では、分配手段を介して、繊維−粉末混合物の分配が行われる。この繊維−粉末混合物は、次いでフォーミング出口４を介して繊維流として自由空間７を案内される。フォーミングゾーン６の内部では、吸込み装置１６を介して常に作用する吸込み流が形成される。この吸込み流は、一方では自由空間７内に進入する繊維を捕捉し、他方では、走入側１０で進入する周囲からの二次空気流を生ぜしめる。この二次空気流は、入口開口１４を通流する。自由空間７内における繊維の案内時に、繊維流の繊維は、走入側１０の領域において、堆積ベルト８のベルト走行方向へ加速され、この場合、繊維が、堆積ベルト８に堆積するまで比較的長い自由区間を通過し、既に事前に方向付けされる（Vororientierung）ことになる。この事前の方向付けは、垂直方向運動から水平方向運動への繊維の変向を促進する。これに対して反対の側に位置する走出側１１では、繊維はほとんど加速されないので、走入側１０の繊維に比べて比較的短い自由区間を通過する。これによって、繊維は走入側の二次空気流の影響により既に材料の流れ方向へ僅かに方向付けされて堆積する。このことは特に、特に均一な繊維層２３を形成する場合に有利であることが判った。

フォーミングヘッド３の、反対側に位置する走出側１１では、二次空気の吸込みは、シールローラ１３により阻止される。その限りでは、フォーミングゾーン６内には、入口開口１４を介して進入する二次空気の影響だけが残る。この二次空気は繊維堆積の改善のために有利に使用可能である。

本発明による装置は、端部を有する個別の複数の繊維部分から形成された繊維層の形成時に高い均一性を達成するために特に適している。この場合、合成繊維、天然繊維または合成繊維および天然繊維の混合物が堆積され得る。

繊維サイズおよび繊維タイプに応じて、フォーミング出口４と、堆積ベルト８との間の間隔は有利にはフォーミングヘッド３が高さ調節可能に形成されていることにより、変更することができる。高さ調節のためには、たとえば２つのアクチュエータ２０．１および２０．２を使用することができる。これらのアクチュエータ２０．１および２０．２はフォーミングヘッド３に固く結合された支持アーム２２．１および２２．２にそれぞれ作用している。図１には、アクチュエータ２０．１および２０．２ならびに支持アーム２２．１および２２．２が破線で示されている。この場合、フォーミングゾーン６のシールは、フォーミング出口４と堆積ベルト８との間の間隔がより大きくなった場合、有利には付加的なシール壁によりフォーミングゾーン６のあらゆる側に向かって拡張され得る。

特にフォーミングゾーン６の走入側の二次空気流の進入を最適化するために、図３には、本発明による装置の別の実施の形態が、フォーミングゾーン６を上から見た平面図で示されている。本実施の形態は、図１および図２に示した実施の形態とほぼ同一であるので、以下では差異についてのみ説明し、その他は上述の説明が参照される。したがって、本実施の形態は、横断面では図１に示した実施の形態と同一である。

図３に示された実施の形態では、フォーミングゾーン６の長辺側のシール手段１２．３および１２．４が同様にシール壁１５．１および１５．２により形成されている。このシール壁１５．１および１５．２は、走入側１０に向かってそれぞれ調節（移動）可能な壁端部２９．１および２９．２を有している。これらの壁端部２９．１および２９．２は、その都度調整される入口開口１４に応じて無段階に延長され得るので、有利にはフォーミングゾーン６内への進入時の二次空気流の空気乱流が阻止される。

図１から図３に示した実施の形態において示された、フォーミングゾーンを遮蔽し、入口開口を形成するためのシール手段は例示的である。基本的には、たとえば走出側のシールローラは、弾性的なシールリップを備えた金属薄板により形成されていてもよい。同様に、走入側の入口開口も単純な絞りフラップまたは薄膜状のシール手段により形成されていてもよい。本発明による装置にとって重要なのは、走入側で規定された、または調整可能な二次空気流が形成され得ることである。

１ 混合室
２ 繊維流入部
３ フォーミングヘッド
４ フォーミング出口
５ 金属薄板製の篩いプレート
６ フォーミングゾーン
７ 自由空間
８ 堆積ベルト
９ ガイドローラ
１０ 走入側
１１ 走出側
１２．１，１２．２，１２．３，１２．４ シール手段
１３ シールローラ
１４ 入口開口
１５．１，１５．２ シール壁
１６ 吸込み装置
１７ 吸込み通路
１８ シール金属薄板
１９ 旋回軸
２０．１，２０．２ アクチュエータ
２１ 空気ガイド手段
２２．１，２２．２ 支持アーム
２３ 繊維層
２４ ローラフレーム
２５ ローラモータ
２６ 制御装置
２７ センサ
２８ クリーニング手段
２９．１，２９．２ 壁端部
３０ 自由回転ギャップ
３１ 吸込み室

Claims (10)

1. 繊維ウェブを乾式成形する装置であって、該装置が、
   フォーミングヘッド（３）であって、該フォーミングヘッド（３）に多数の繊維または繊維混合物が空気流により供給可能であり、かつ繊維および空気から形成された繊維流を発生させるフォーミング出口（４）を有するフォーミングヘッド（３）と、
   繊維を捕捉しかつ搬出する空気透過式の堆積ベルト（８）であって、吸込み流を発生させる吸込み装置（１６）と協働する堆積ベルト（８）と
   を備え、
   前記フォーミングヘッド（３）の前記フォーミング出口（４）と、前記堆積ベルト（８）との間に、自由空間（７）を備えたフォーミングゾーン（６）が形成されており、前記自由空間（７）がシール手段（１２．１，１２．２，１２．３，１２．４）により周囲に対して遮蔽されている、繊維ウェブを乾式成形する装置において、
   走入側（１０）に配置された前記シール手段（１２．１）は、二次空気流の制御された供給のために、前記堆積ベルト（８）に対して相対的に、調整可能な流入横断面を備えた入口開口（１４）を周囲に対して形成し、前記シール手段（１２．１）は、可動なシール金属薄板（１８）により形成されていて、該シール金属薄板（１８）は、前記堆積ベルト（８）に対して相対的な各位置において、前記入口開口（１４）の自由な流入横断面を規定することを特徴とする、繊維ウェブを乾式成形する装置。
2. 前記シール金属薄板（１８）は、前記堆積ベルト（８）に対して間隔を空けて横方向に延びる旋回軸（１９）に保持されている、請求項１記載の装置。
3. 反対の側に位置する、走出側（１１）の前記シール手段（１２．２）は、シールローラ（１３）により形成されていて、該シールローラ（１３）は、所定の周速度で駆動可能である、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記シールローラ（１３）の前記周速度は、前記堆積ベルト（８）のベルト速度と同じ大きさである、請求項３記載の装置。
5. 前記シールローラ（１３）は、前記堆積ベルト（８）に対して相対的に高さ調節可能に形成されている、請求項３または４記載の装置。
6. 前記シールローラ（１３）には、クリーニング手段（２８）が対応配置されていて、該クリーニング装置（２８）により、前記シールローラ（１３）の表面が清浄化可能である、請求項３から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 対峙する長辺側に配置された前記シール手段（１２．３，１２．４）は、側方のシール壁（１５．１，１５．２）により形成されていて、該側方のシール壁（１５．１，１５．２）は、前記走入側（１０）で、前記フォーミングゾーン（６）を越えて延びるそれぞれ１つの壁端部（２９．１，２９．２）および／または自由に延長可能な壁端部（２９．１，２９．２）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記シール壁（１５．１，１５．２）は、堆積幅を調整するために、前記堆積ベルト（８）に対して横方向に調節可能に形成されている、請求項７記載の装置。
9. 前記フォーミングヘッド（３）は、前記堆積ベルト（８）に対して相対的に高さ調節可能に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 前記吸込み装置（１６）は、前記フォーミングゾーン（６）の下方に複数の空気ガイド手段（２１）を有し、該空気ガイド手段（２１）により、吸込み特性がベルト走行方向で調整可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。

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