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Verfahren und Vorrichtung zum Ablegen von Endlosfäden zur Vliesbildung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablegen vorzugsweise thermoplastischer,
von einer Abzugsvorrichtung kommender Endlosfäden auf einer bewegten Unterlage zur
Bildung eines Vlieses, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
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Aus der US-Patentschrift 3 338 992 kennt man die Herstellung eines
endlosfadenvlieses, wobei die Fäden vor dem Ablegen elejftrostatisch aufgeladen
werden, damit sie sich nach dem Durchlaufen einer Abzugsvorrichtung über der das
Vlies aufnehmenden Unterlage in einen möglichst weiten Fadenschleier auseinanderspreizen,
um Fadenverbümdelungen im Vlies zu vermeiden. Durch das Erfordernis der elektrostatischen
Aufladung der Fäden ist dieses Verfahren ziemlich aufwendig; auch ist es nicht immer
einfach, die Fäden mit einer genügenden Ladung zu versehen, da die Aufladung neben
anderen Faktoren vom verwendeten Polymer, dem Material der Abzugsvorrichtung sowie
auch von den Bedingungen der umgebenden luft beeinflußt wird.
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Nan kennt auch schon aus der britischen Patentschrift 1 055 187 eine
Vorrichtung zum Herstellen von Endlosfadenvliesen, in welcher die verstreckten Fäden
vor dem Auftreffen- auf die bewegte Unterlage einen Führungskanal mit rechteckigem
Querschnitt durchlaufen. Diese Vorrichtung benötigt Heißluft zum Abzieher der Fäden,
wobei die Heißluft nur mit geringen Geschwindigkeiten etwa im Bereich zwischen 250
und 300 n/in zum Abziehen eingesetzt wird. Entsprechend niedrig sind die
damit
erzielten Fadengeschwindigkeiten. Da bei dieser vor richtung zusätzlich auch die
Fäden bereits in einen ebenen Schleier angeordnet gesponnen werden, sind die Probleme
hinsichtlich einer Fadenablage ohne Fadenverbündelungen vergleichsweise gering.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
bezeichneten Art zu schaffen, mit dem ein Vlies hoher Gleichmäßigkeit erzeugt werden
kann. Dabei sollen die gesponnenen Fäden auch durch einen Treibmittelstrom abgesogen
werden können, der mit Überschallgeschwindigkeit strömt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Fäden, von einer
Abzugsdüse mit vorzugsweise rundem Querschnitt kommend, zu einem Schleier vorgespreizt
und vo der Ablage durch mindestens einen Führungskasten geleitet werden, der sich
in Fadenlaufrichtung etwa keilförmig verengt. In dem so ausgebildeten Führungskasten
entsteht eine zu seinem Mündungs ende hin gerichtete beschleunigte Strömung, welche
in der Lage ist,- die zu einem Schleier vorgespreizten Fäden mit hoher Geschwindigkeit
zu führen und dabei auseinanderzuhalten. Der nach Durchlaufen des Führungskastens
erzeugte Fadenschleier ist dadurch weiter gespreizt als der in den Führungskasten
einlaufende Schleier und eine Verzwirnung der Faden miteinander wird vermieden,
was als Uberraschendes Ergebnis bei Anwendung der Erfindung gefunden wird. Die verengte
Querschnittsfläche am Austritt des FUhrungskastens bringt eine verbesserte geometrische
Begrenzung des Fadenschleiers mit sich, dem somit pralftisch kein Spielraum mehr
bleibt, um entweder entlang der einen oder anderen Seitenwand des Führungskastens
zu laufen und dabei die gewünschte ebene Fadenschleierfläche aufzulösen Insbesondere
dann, wenn der FUhrudgskasten in pendelnder Bewegung Uber der vliesaufnehmenden
Unterlage bewegt wird, bewirkt die enge schlitzförmige Austrittsfl§che im FUhrungskasten
eine atraffere FUhrung des Fadenschleiers, so daß unerwUnschte Fadenanhllufungen
an einer Ablagestelle vermieden werden.
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Es ist zweckmäßig, daß die Ebene des vom Führungskasten kommenden,
auf die Unterlage treffenden Fadealschleiers etwa parallel zur 13ewegungsric}l~tlmg
der Unterlage verläuft.
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Der nicht bewegte Führungskasten zeichnet dabei auf einer fortlaufd
bewegten Unterlage einen schmalen, aus abgelegten Fäden gebildeten Längsstreifen.
Wird nun der Führungskasten in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der
Unterlage pendelnd bewegt, legt er je nach der Art der Antriebssteuerung ein S-
oder zickzackföriniges, aus dem Fadenschleier gebildetes Band auf die Unterlage,
wobei durch das rasche Nachfolgen des Fadenschleiers auf Grund seiner durch den
Führungskasten bewirkten strafferen Führung auch im Umkehrpunkt der Pendelbewegung
keine die Gleichmäßigkeit des Vlieses störenden Fadenanhäufungen auftreten.
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Um ein Vlies gewünschter Breite zu erzeugen, ist es zweckmäßig, mehrere
Führungskästen in einer etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Unterlage verlaufenden
Reihe anzuordnen, wobei jeder Führungskasten zu einer Abzugsvorrichtung gehört.
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Bei dem so hergestellten Vlies können sich die Fäden benachbarter
Führungskästen im Moment der Ablage auf der vliesaufnehmenden Unterlage überlagern,
so daß sich die von jedem Fadenschleier gebildeten Fadenbahnen im Vlies bestmöglich
durchdringen und überlappen, wodurch eine Schichtbildung mit verminderter Zugfestigkeit
des Vlieses vermieden wird. Eine abgewandelte Anordnung von Abzugsvorrichtungen
und Führungskästen kann so ausgebildet sein, daß die Anzahl der Abzugsvorrichtung
größer oder kleiner als die Zahl der Führungskästen ist.
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Das Verfahren und die Vorrichtung hierzu werden anhand eines in der
Zeichnung gezeigten Beispiels noch näher-erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematislerte Ansicht einer Vorrichtung zur
Vlieserzeugung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV
in Fig. 2 und Fig. 5 die schematisierte Ansicht der Anordnung mehrerer Ab zugsvorrichtungen
und zugehöriger Führungskästen, in Richtung des Pfeils Pf1 (Fig. 1) gesehen.
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Die Herstellung eines Vlieses wird anhand der schematischen Darstellung
gemäß Fig. 1 erläutert. Spinnfähiges Polyme-risat, das in nicht gezeigter Weise
in einen Spinndüsenkörper 1 gegeben wird, tritt unter Druck durch die Löcher des
Diisenkörpers in Form von Fäden 2 aus. Die Fäden laufen in eine Abzugsvorrichtung
3 ein und werden dort von einer Abzugsdüse 4 erfaßt, welcher über eine leitung 5
Druckluft zugefXlrt wird. Das Beispiel einer verwendbaren hier nicht im einzelnen
dargestellten Abzugsdüse mit rundem Querschnitt ist z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift
1 785 158 gezeigt, doch kommen auch andere luftdüsenkonstruktionen in Frage.
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Mit Hilfe der Abzugsdüse 4 werden die frisch gesponnenen Fäden 2 unter
der Wirkung der mit Überschallgeschwindigkeit strömenden Druckluft verstreckt und
auf Fadenstärken im Textildenierbereich ausgezogen. Sie durchlaufen dabei ein Führungsrohr
6, das in Fig. 1 unterbrochen gezeichnet ist, und gelangen dann in eine Spreizvorrichtung
7. Das Bündel der verstrecken Fäden 2 hat beim Eintritt in die Spreizvorrichtung
noch einen etwa runden Querschnitt entsprechend dem Innenquerschnitt des Führungsrohrs
6, und wird in der Spreizvorrichtung zu einem flachen Schleier 8 auseinandergezogen.
Dieser Fadenschleier 8 lauft dann durch einen Führungskasten 9, wird dort nöch weiter
auseinandergespreizt und auf einer in Form eines endlosen Bandes ausgebildeten Unterlage
10 abgelegt. Der Abstand zwischen der Unterlage 10 und dem Auslaufende des Führungskastens
9 beträgt etwa 1 m. Die mit hoher Geschwindigkeit
auf die sich bewegende
Unterlage 10 treffenden Faden 2 bilden dort
ein Vlies 11, das auf der Unterlage 10 entsteht. Zur Begrenzung dient der Ablagekasten
30. Nach der Ablage wird das Rohvlies durch das Anpreßwalzenpaar 31 verpreßt.
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Das endlose Band der Unterlage 10 ist luftdurchl.issig und wird durch
die beiden Walzen 12 und 13 bewegt. Unterhalb des Auftreffbereiches der Faden 2
auf der Unterlage 10 ist eine nicht im einzelnen gezeigte Absaugvorrichtung 14 angeordnet,
welche die auf die Unterlage 10 geblasene Luft absaugt.
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Ke-rns-tück der Erfindung ist der Führungskasten 9 und sein Zusammenwirken
mit der Spreizvorrichtung 7. I-n den als verschiedene Schnitte der gleichen Einzelheiten
zusammengehörigen Fig. 2 bis 4 sind diese Vorrichtungsteile im einzelnen gezeigt.
Vom Führungsrohr 6 der Abzugsvorrichtung 3 mit seinem runden Innenquerschnitt laufen
die Fäden 2 in einen Spreizkanal 15. Der Spreizkanal 15, vgl. Fig. 3 und 4, schließt
mit einem runden Innenquerschnitt an das Abzugsrohr 6 an und verändert diese Querschni-t-tsform
in der Fadenlaufrichtung immer mehr eu einem schließlich schmalen schlitzförmigen
Querschnitt am Austrittsende 16. Beim Durchlaufen des so ausgebildeten Spreizkanals
15 werden die Faden entsprechend der Querschnittsform zu einem flachen Fadenschleier
umgeformt und dabei voneinander abgespreizt.
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Unterhalb des Austrittsendes 16 des Spreizkanals 15 gelangt der Fadenschleier
8 und insbesondere die ihn umgebende Treibluft unter die Wirkung der beiden gebogenen
AbLenkkörper 17 und 18. Diese beiden Ablenkkörper haben jeweils eine gewölbte, einander
zugewandte Innenfläche und bewirken durch den Coanda-oder Wandstrahleffekt, daß
die aus dem Spreizkanal 15 kommende Treibluft in die Richtung des nächstgelegenen
Ablenkkörpers 17 oder 18 zu strömen versuch-t, wobei der Buftstrom und mit ihm die
in ihm laufenden Fäden weiter auseinandergezogen und damit gespreizt werden. Die
Ablenkkörper sind zwischen Halteplatten 26 der Spreizvorrichtung befestigt.
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Unterhalb der Spreizvorrichtung 7 ist der Führungskasten 9 angeordnet.
Der Führungskasten kann z. B. gemäß Fig. 5 unabhängig von der Spreizvorrichtung
befestigt und zu diesem Zweck mittels Lagerbolzen 19 an einer Tragstange 20 aufgehängt
sein. Es ist aber auch möglich, den Führungskasten 9 an der Abzugsvorrichtung 3
so aufzuhängen, daß er in Richtung des Doppelpfeils Pf2 (vgl. Fig. 3) hin- und hergeschwenkt
werden kann. Unterhalb der beiden, an den Sckslalseiten des Führungskastens 9 angeordneten
Lagerbolzen 19 befindet sich je ein weiterer MitneXlnerbolzen 21, von denen einer
in-eine Schubstange 22 eingreift deren Funktion später anhand der Fig. 5 erläutert
wird.
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Der Führungskasten 9 nach Fig. 2 bis 4 hat eine Länge X, die wesentlich
größer als die Breite des aus der'Spreizvorrichtung7 kommenden Fadenschleiers 8
ist0 Die Breite des Fadenschleiers ist etwa durch den Abstand der Ablenkkörper 17
und 18 (Fig. 4) gegeben, Die Breite B des Führungskastens 9 ist an dem der Spreizvorrichtung
7 zugearandten Einlaufende 23 am größten und verringert sich in Fadenlaufrichtung
keilförmig, wie dies am besten Fig. 3 zu entnehmen ist. Die innere Breite- des Führungskastens
9 an dem der Unterlage für das Vlies zugewandten Auslaufende 24 für die Fäden ist
dem Beispiel zufolge etwa nur halb so groß wie am Einlaufende 23. Der Querschnitt
des Kastens am Auslaufende 24 stellt demnach einen schmalen langgestreckten Schlitz
dar, der eine scharfe geometrische Begrenzung für den auf der Unterlage 10 abzulegenden
Fadenschleier bildet.
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Das Einlaufende 23 des Kastens 9 kann in Abwandlung der in Fig. 2
bis 4 dargestellten Ausführungsform noch mit sich nach oben öffnenden, parallel
zum Fadenschleier 8 verlaufenden Lippen 33 versehen sein, vgl. Fig. 5. Die Lippen
33 können nach außen bogenförmig verlaufen, um möglichst wenig Luftwiderstand für
in den Führungskasten 9 eingesaugte Luft zu bilden und so Virbelbildungen zu vermeiden.
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Auf Grund des sich keilförmig -verengenden Innern des Führungskastens
9 wird die Strömung der in den Kasten einlaufenden, die Fäden umgebenden Treibluft
zum Auslaufende 24 hin beschleunigt. Diese beschleunigte Strömung bewirkt eine straffere
Führung der Fäden im Innern des Führlmgslrastens 9 und gleichzeitig damit eine weitere
Aufspreizung des Fadenschleiers 8 fast über die ganze Länge L des Führungskastens
9.
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Der auf diese Weise auseinandergezogene, auf die Unterlage 10 treffende
Fadenschleier weist praktisch keine miteinander verzwirten Fäden auf. Derartige
Fadenver1ziindellmgen rufen aber im Vlies eine ungleichmäßige Verteilung der Fäden
hervor, was mit Hilfe der Erfindung vermieden wird.
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In Fig. 5 ist in der Vlieslaufrichtung gemäß Pfeil Pfl (Fig. 1) gesehen,
eine Anzahl nebeneinander angeordneter Abzugsvorrichtungen angedeutet, von denen
die Enden ihrer Abzugsrohre 6 und die zugehörigen Spreizvorrichtungen 7 zu sehen
sind. In geringem Abstand unter den Spreizvorrichtungen 7 hängt jeweils ein Führungskasten
9, der über seine Lagerbolzen 19 an einer ortsfesten Tragstange 20 schwenkbar gelagert
ist. Die Mitnehmerbolzen 21 werden von einer Schubstange 22 verbunden, die in ihrer
Längsrichtung in nicht dargestellter Weise hin und her bewegt werden kann. Dabei
pendeln die Kästen 9 um ihre Lagerbolzen 19. Durch dieses Pendeln der Kästen werden
die Fadenschleier 8 auf der Unter lage 10 in einem Schwenkbereich abgelegt und so
eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Fäden im dabei gebildeten Vlies 11 erreicht.
Die Ebene des Fadenschieiers fällt in Fig. 1 mit der Zeichenebene zusammen und steht
senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 5.
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Die sich in Fadenlaufrichtung keilförmig verengenden Kästen 9 bilden
iuit ihrem engen, schlitzförmigen Auslaufende 24 eine scharfe, geometrische Begrenzung
für den Fadenschleier 8, der dadurch den Pendelbewegungen des zugehörigen Kastens
9 ohne Trågheit folgt, so daß vor allem auch durch die Umkehrpunkte
der
SchweSçbewegungen keine Fadenanhäufungen irfl Vlies 11 auftreten0 Die vom Fadenschleier
8 eines Fiihrungskastens 9 auf der Unterlage 10 überstrichene und im Vlies 11 erzeugte
Einzelbahn wird durch benachbarte Einzelbahnen mindestens etwa bis zur halben Bahnbreite
überlappt. Die Fäden benachbarter Einzelbahnen können sich dabei gut durchmischen
und gegenseitig überlagern, so daß ein Vlies ohne Schichtbildung erzeugt wird.
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B e i s p i e 1 Zur Herstellung eines Vlieses wurde geschmolzenes
Polypropylen durch einen Spinndüsenkörper gedrückt, dessen Düsenöffnungen einen
Durchmesser von 1,5 mm hatten. Die pro Düsenloch versponnene Menge an Polymerisat
betrug 6,4 g/min.
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Die gesponnenen Fäden wurden einer Abzugsvorrichtung zugeführt, in
welcher eine Abzugsdüse mit rundem Querschnitt eingebaut war. Der Abzugsdüse wurde
Druckluft von 18 atü und Raumtemperatur zugeführt. Die in der Abzugsdüse entspannte
Druckluft wurde dort auf Uberschallgeschwindigkeit gebracht, von welcher die Fäden
mit einer Geschwindigkeit von 3 800 m/min abgezogen wurden. Die Treibluft mit den
Fäden durchlief ein rundes Führungsrohr von 2,5 m Länge.
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Der sich an die Spreizvorrichtung anschließende Führungskasten hatte
folgende Maße: Länge L 250 mm, Höhe 150 mm, innere Breite am Einlaufende 20 inra,
innere Breite am Auslaufende 10 mm.
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Der Führungskasten wurde pendelnd mit einer Frequenz von 1,8 Hertz
bewegtO Der Hub nach beiden Seiten betrug dabei je 30 mm. Das erzeugte Vlies hatte
-ein Flächengewicht von 500 g/m2 bei einem Fadentiter von 15 den, dabei bewegte
sich die Unterlage 10 mit einer Geschwindigkeit von 6,5 m/min.