DE2855468C2 - Vorrichtung zur Herstellung eines nichtgewebten Produktes ausgehend von einer dielektrischen Fluid-Substanz - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode besteht aus

— zwei Endlos-Transportbändern (2, 3), die entsprechand um Führungsmittel (4a, 4b, 4c) angeordnet sind, welche zwei geschlossene parallele Bahnen begrenzen, die dk it an den Beschichtungseinrichtungen (6,7) und der zweiten Elektrode (10) vorbeilaufen, wobei diese Transportbänder (2, 3) mit den Antriebsmitteln (M) in Eingriff stehen, um sich synchron um ihre entsprechenden Führungsmittel (4a, 46,4c) zu verschieben, und

— einer Vielzahl von elektrisch leitenden Drähten (5), die quer zwischen den Bändern (2, 3) gespannt sind, wobei jeder dieser Drähte (5) entsprechend seinem Durchlauf nahe der zweiten Elektrode (10) die erste Elektrode bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Herstellung des nicht-gewebten Produkts aus einer thermoplastischen Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Transportband (2,3) formschlüssig mit einer Reihe von Abnehmern (15) für elektrischen Strom verbunden ist, wobei die Abnehmer (15) jeweils mit den Enden der Drähte (5) verbunden sind, und daß zwei jeweils an den Polen einer elektrischen Stromquelle (DC) angeordnete Speiseschienen (8, 9) sich über mindestens einen Abschnitt der Schleife (1) erstrekken und so angeordnet sind, daß sie beim Durchlauf dieser Abnehmer (15) entlang diesem Schleifenabschnitt jede in Eingriff mit den Abnehmern (15) der feinen Reihe gelangen, so daß sie den Strom der 'Quelle (DC) quer durch die Drähte (5) leiten, um deren Aufheizung durch Joule-Effekt hervorzurufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Enden eines jeden Drahtes (5) einerseits mittels eines federnden Spanners (18) mechanisch mit dem neben diesem Ende liegenden Transportband (3), andererseits durch einen biegsamen elektrischen Leiter (21) elektrisch mit sei-

nem Stromabnehmer (17) verbunden ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Bahnabschnitts, an dem sieb die Schienen (8, 9) entlang erstrecken, so weit vor einem Verteiler (6) für die Schmelzmasse in Pulverform vorsteht, der oberhalb der Bahn der Drähte (5) angeordnet ist, daß die Temperatur dieser Drähte (5) unterhalb des Verteilers (6) mindestens g'-sich der Erweichungstemperatur der pulverförmiger. Schmelzmasse liegt

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem elektrostatischen Generator (GE) verbundene Elektrode (10) in dem Fließbereich der pulverförmigen Schmelzmasse zwischen dem Fülltrichter (6) und der von den Drähten (5) verfolgten Bahn angeordnet ist, wodurch den pulverförmigen Schmelzmasse-Teilchen eine elektrostatische Aufladung mit einem Potential zugeteilt wird, das sich von dem des Drahtes unterscheidet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Herstellung des nicht-gewebten Produktes aus einer Lösung einer faserbildenden Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Lösung enthaltender Behälter (24) unterhalb eines unteren Abschnitts der von den Drähten (5) durchlaufenden Schleife (1) angeordnet ist, wobei jede* dieser Drähte (5) zwischen den Transportbändern (2,3) mittels zweier Befestigungslaschen (23) gespannt ist, die zum Äußeren der geschlossenen Bahnen hin in einer ausreichenden Entfernung von diesen Bahnen auskragen, um diese Segmente den Behälter (24) durchlaufen zu lassen, wenn sie in dem unteren Abschnitt der Schleife geführt werden.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines nicht-gewebten Produktes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes unmittelbar aus einer dielektrischen, ein Polymer enthaltenden Fluid-Substanz, in Lösung oder geschmolzen, dank der durch ein elektrostatisches Feld auf diese Substanz erzeugten Kräfte bekannt.

Eines dieser Verfahren besteht darin, eine Elektrode mit einer Lösung des Produktes zu befeuchten, aus dem das Vlies gewonnen werden soll, und ein elektrostatisches Feld zwischen dieser Elektrode und einer zweiten Elektrode zu bilden, so daß diese Lösung zerstäubt wird und sich kleine Fasern auf der zweiten Elektrode ansammeln (DE-OS 23 28 015). Die durch die Lösung befeuchtete Elektrode wird entweder aus einem Zahnrad gebildet, wobei das elektrostatische Feld auf den Zahnspitzen konzentriert wird, oder aus einem aus einem Leiterdraht gebildeten Ring. In beiden Fällen wird die Elektrode um eine horizontale Drehachse herum in Drehung versetzt und ihr unteres Teil taucht in die Lösung, um die Elektrode im Verhältnis ihrer Drehung zu befeuchiten.

⁷I ^:Das Ausbringen dieses Verfahrens ist-relativ gering, da ungefähr 90 bis 95% der zerstäubten Substanz im elektrostatischen Feld aus dem Lösungsmittel besteht.
Auch die Anordnung mehrerer koaxialer Ringe ist unbefriedigend, da eine solche Vorrichtung Probleme hinsichtlich der Gleichmäßigkeit des nicht gewebten Produktes mit sich bringt.
Aus der GB-PS 14 84 584 ist ein anderes Verfahren

bekannt, das von einer thermoplastischen dielektrischen Substanz ausgeht, die geschmolzen und in ein elektrostatisches Feld eingebracht wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in dem Umstand, daß es ermöglicht. Fasern zu erzeugen, ohne ein Lösungsmittel zu verwenden, und daß gleichzeitig eine Vielzahl von Fasern aus einer Schicht dieser geschmolzenen Substanz gebildet wird. Infolgedessen ist das Ausbringen dieses Verfahrens größer als das des vorerwähnten Verfahrens. Die Mitte! zur Durchführung dieses Verfahrens, die insbesondere aus einer drahtförmigen Ep.dlos-Elektrode bestehen, die angetrieben wird, um sich entlang ihrer geschlossenen Bahn zu verschieben, bringen vom industriellen Gesichtspunkt her gesehen wegen der Größe des herstellbaren Produktes und der Produktionsgeschwindigkeit ein begrenztes Interesse mit sich.

Außerdem wird in diesem Verfahren die Bildung der Schmelzschicht auf der Oberfläche der drahtförmigen Elektrode durch das Durchlaufen dieser Elektrode durch eine Schmelzmasse hindurch erhalten, die sich in einem Behälter befindet, von dem zwei geg'-nüberiiegende Seitenwände mit entsprechenden Öffnungen versehen sind, um den Draht diesen Behälter durchqueren und ihn, überzogen mit einer Schicht aus Schmelzmasse, austreten zu lassen, die durch die Ausgangsöffnung des Drahtes hindurch extrudiert wird. Beim Verlassen des Behälters wird das extrudierte, die Elektrode bedeckende Material dem elektrostatischen Feld unterworfen, und es bildet sich entlang der Schicht dieses Materials eine Vielzahl von Fasern. Die Zentrierung der drahtförmigen Elektrode in der Ausgangsöffnung bestimmt die Gleichmäßigkeit der Dicke der die Elektrode umgebenden Schicht und in erheblichem Maße die Qualität der erhaltenen Fasern. Darüber hinaus kann die homogene Erhitzung einer großen Menge an geschmolzenem Material nur schwer realisiert werden. Die Schwierigkeit, eine perfekte Zentrierung der Elektrode und eine homogene Erhitzung des Materials zu erreichen, sind zweifellos ei er der Gründe für die festgestellten Ungleichmäßigkeiten des mittels dieser Vorrichtung erhaltenen nicht-gewebten Produktes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine erheblich höhere Fluid-Substanz-Ausbringung unter Beibehaltung einer großen Einfachheit der verwendeten Einrichtungen erlaubt. Weiterhin soll durch diese Erfindung eine Verbesserung der Qualität des erhaltenen Produktes erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung jind in den Unteransprüchen angegebt-n.

Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung sehr schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes und einer Abwandlung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie H-II der F ig. 1,

Fig.3 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie :III-III der F i g. 1, jedoch eine Abwandlung der Einrichtung zur Herstellung eines nicht gewebten Produktes aus einer Lösung darstellend.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung umfaßt eine Beschickungsvorrichtung 1 aus zwei parallelen Endlosketten 2 und 3, die auf drei Führungsräderpaaren 4a, 4b und 4c angebracht sind, welche auf den Spitzen eines Dreiecks angeordnet sind, wobei das eine 4a formschlüssig mit der Antriebswelle eines Motors M verbunden ist. Elektrisch leitende Drähte 5 sind zwischen den beiden Ketten 2 und 3 quergespannt und bilden eine Vielzahl von Elektroden. Diese Drähte sollen durch Joule-Effekt mit Hilfe einer Gleichstromquelle DC mit niedriger Spannung und zweier Speiseschienen 8 und 9 (F i g. 2) erhitzt werden. Einzelheiten der Montage dieser Drähte 5 werden nachstehend beschrieben. Eine feste aus einer Metallplatte 10 gebildete Elektrode ist gegenüber einer der Seiten des Dreiecks angeordnet, das die Beschickungsvorrichtung 1 bildet, und ist mit dem Minuspol eines elektrostatischen Generators GE verbunden, der einen Strom mit einer zwischen etwa 20 kV und 50 kV regulierbaren Spannung liefern kann.

Wenn das verwendete Material ein thermoplastisches, entsprechend dem Verfahren der GB-PS 14 84 584 in ein nicht gewebtes Produkt umgeformtes Material ist, wird ein elektrostatisches Pulverisierungsgerät an einer Stelle der Bahn der Drähte 5 angeordnet. Dieses Oerät umfaßt im wesentlichen einen Fülltrichter 6, der mit einem (nicht dargestellten) Vibrator verbunden ist, und eine mit dem negativen Potential eines elektrostatischen Generators GE verbundene und am Ausgang des Fülltrichters 6 angeordnete Elektrode 7. Diese Elektroae soll das Pulver elektrostatisch aufladen, das in dem Fülltrichter 6 enthalten ist und aus einem dielektrischen und thermoplastischen Material wie Polypropylen, Polyäthylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, einem Polyamid, Polyester usw. besteht.

Ein Endlos-Transportband 11 ist zwischen zwei von der Masse isolierten Rollen 12 und 13 gespannt und erstreckt sich beiderseits der Elektrode 10, wobei eines ihrer Trumms zwischen dieser Elektrode und dem Abschnitt der Beschickungsvorrichtung 1 verläuft, der sich zwischen den Rädern 4a und 4c erstreckt Dieses Trumm des Transportbandes bildet die Aufnahmeoberfläche der Fasern, und das Band dient als Zi-bringer des nicht gewebten Produktes, das aus diesen Fasern gebildet wird, die auf diesem Band zu einem (nicht dargestellten) Lagerungsbereich abgelagert werden. Hierfür ist die Rolle 12 mit dem Motor M verbunden, und ein Abstreifer 14 dicht an der Rolle 13 dient dazr, das nicht gewebte Produkt entsprechend dem Vorschub des Transportbandes 11 abzutrennen.

In einer Abwandlung kann das Endlos-Transportband 11 durch eine nur einmal umlaufende Unterlage ersetzt werden, die durch eine Vlies-Schicht beschichtet werden soll und so als ständiger Träger für diese Schicht dient. In diesem Fall wird der Abstreifer 14 weggelassen, und die Unterlage wird von der Rolle 13 aus zu einem Lagerungsbereich transportiert. Die entsprechenden Verschiebungen der der Beschickungsvorrichtung 1 und dem Transportband benachbarten Bereiche verlaufen vorzugsweise in entgegengesetzten Richtungen, wc·- durch die Gleichmäßigkeit der Ablagerung gewährleistet wird. Die entsprechenden Geschwindigkeiten dieser Vorrichtung und dieses Bandes 11 werden als Funktion der gewünsch jn Dichte des nicht gewebten Produktes gewählt.

Fig.2 zeigt mehr im einzelnen die Montage der Drähte 5 sowie ihre Speisung mit Gleichstrtim. Ein Ende eines jeden Drahtes 5 ist in einer Kontaktklemme 15 befestigt, die in die Speiseschiene 8 eingreifen soll, welche ihrerseits mit einem der Pole der Gleichstromquelle

63» DC verbunden ist Diese Kontaktklemme 15 ist unter Zwischenfügung eines elektrisch isolierenden Materials 16 an der Kette 2 befestigt. Das andere Ende eines jeden Drahtes 5 ist an einer zweiten Kontaktklemme 17 befe-

stigt, und zwar mittels eines Spanners 18, der an Stiften 19,20 festgeklemmt ist, die entsprechend mit dem Draht 5 und der Kontaktklemme 17 formschlüssig verbunden sind, wobei mindestens einer dieser Stifte aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Ein biegsamer elektrischer Leiter 21, der an der Klemme und dem Draht 5 befestigt ist, verbindet diesen Draht mit Hilfe der Klemme YI und der Schiene 9 mit dem anderen Pol der Gleichstromquelle. Wie die Klemme 15, so ist auch <!ie Klemme 17 mit Hilfe eines elektrisch isolierenden to' Materials 22 an der Kette 3 befestigt.

Diese Anordnung erlaubt die Erhitzung der Drähte auf dem gewünschten Abschnitt der beschriebenen Schleife durch die Beschickungsvorrichtung 1, wobei dieser Abschnitt durch die Länge und die Anordnung der Schienen 8 und 9 bestimmt wird.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Ein dielektrisches thermoplastisches Material in Pulverform, aus dem man ein nicht gewebtes Produkt herstellen will, wird in den Fülltrichter 6 eingefüllt. Das aus diesem Trichter kommende Pulver wird bei der Berührung mit der Elektrode 7 elektrostatisch aufgeladen. Dieses derart aufgeladene Pulver wird von den Drähten 5 angezogen, die an einem Ende an der Masse und am anderen Ende am Potential der Quelle mit niedriger Spannung angelegt sind, und lagert sich auf ihrer Oberfläche unter Bildung einer gleichmäßigen Schicht ab. Vom Beginn des Eingreifens der Klemmen 15 und 17 in die Schienen 8 und 9 werden diese Drähte durch Joule-Effekt nacheinander beim Durchlaufen eines aus der Quelle kommenden Stroms erhitzt, und ihre Temperatur steigt so entsprechend ihrem Vorschub entlang den Schienen 8 und 9 schrittweise an. Die Drähte 5 werden parallel zueinander durch die Ketten 2 und 3 und den Motor Min Richtung des Pfeils Fmitgenommen, während das Transportband 11 in Richtung des Pfeils Fi mitgenommen wird.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht, steht der Anfang der Speiseschienen 8 und 9 etwas vor dem Durchlauf der Drähte 5 unter dem Fülltrichter 6 vor, so daß das an ihrer Oberfläche abgelagerte Pulver beim Ankommen unter diesem Fülltrichter sofort unter dem Heizeffekt des Drahtes erweicht wird. Seine Temperatur steigt weiter einige Zeit lang an, während der Draht 5 in Richtung auf die Elektrode 10 weiterläuft, bis sie einen als Funktion der Kraft der Quelle DC gegebenen Wert erreicht, der ausreicht, um an der Oberfläche des Drahtes eine homogene Schicht aus Schmelzmaterial zu bilden. Selbstverständlich hängt die Wahl dieser Temperatur von den Eigenschaften des verwendeten thermoplaste sehen Materials ab. In einer Abwandlung, wenn man nicht die gesamte Oberfläche der Drähte 5 beschichten will, kann die Elektrode 7 weggelassen werden oder nicht vom elektrostatischen Generator gespeist werden, und man kann sich damit begnügen, die schon erhitzten Drähte unter dem Fülltrichter durchlaufen zu lassen, so daß die Pulverteilchen, die auf den erhitzten Draht treffen, auf seiner Oberfläche haften.

Wenn das geschmolzene dielektrische Material gegenüber der Elektrode 10 ankommt, ziehen die durch das zwischen den Elektroden 5 und 10 errichtete elektrostatische Feld auf dieses Material ausgeübten Kräfte eine Vielzahl von Fasern an, die sich auf dem Transportband 11 ablagern. In diesem Beispiel wird das durch Ansammlung dieser Fasern gebildete nicht gewebte Produkt dann mit Hilfe des Abstreifers 14 von dem Transportband Ii getrennt

Die Verwendung von Elektroden, die quer zu ihrer Verschiebungsrichtung angeordnet sind, hat mehrere Vorteile, insbesondere denjenigen, daß die Verwirklichung einer kontinuierlichen Beschickungseinrichtung mit Hilfe einer Vielzahl von Elektroden ermöglicht wird. Diese Vorrichtung erlaubt es, jede Elektrode getrennt und nach Wahl mit Heizstrom zu speisen. Die Größe des hergestellten nicht-gewebten Produktes ist theoretisch unbegrenzt, wobei die Elektroden 5 und der Abstand der Ketten 2 und 3 ganz frei gewählt werden können. Der Abstand zwischen den Elektroden 5 kann ausreichend gering sein, damit die Anzahl der gleichzeitig Fasern ausstoßenden Elektroden erheblich ist. Die Querverschiebung der Elektroden gegenüber dem Ablagerungsbereich der Fasern gewährleistet eine gute Gleichmäßigkeit des erhaltenen Produktes.

Beispielsweise kann man ein Vlies von 100 g/m² mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min erzeugen, wobei jeder Draht von 1 Meter Länge eine Materialschicht von 0,5 g/m aufweist. Die durchschnittliche Ablagerungszeit eines jeden Drahtes beträgt 5 Sekunden. Wenn die Abmessung der Elektrode 10 in der Richtung der Verschiebung der Drähte 5 bei 250 cm liegt, und der Durchlauftakt der Drähte bei 2000/min, dann entspricht die Geschwindigkeit der Speisevorrichtung bei einem Abstand der Drähte von 15 mm 30 m/min.

Die in Fig.3 dargestellte Abwandung ist besonders im Hinblkk auf die Herstellung von Fasern aus Substanzen in Losungsform untersucht worden. In diesem Fall ist es offensichtlich nicht erforderlich, die Material liefernden Elektroden 5 zu erhitzen. Statt das Pulver auf diesen Elektroden 5 zu verteilen, muß man sie in die Lösung tauchen, die dann in dem elektrostatischen Feld zerstäubt werden soll.

Ein Behälter 24 mit einer Lösung muß unter dem Räderpaar 4a angeordnet werden, damit jeder Draht 5 bei Drehung der Rolle in die Lösung taucht, bevor er gegenüber der festen Elektrode iO vorbeiiäuft. in dieser Abwandlung wird die Beschickungsvorrichtung 1 in der Richtung entgegen der in F i g. 1 gezeigten angetrieben. Die Montage der Drähte 5, die die Elektroden auf den Ketten 2 und 3 bilden, wird mit Hilfe von Stücken 23 in L-Form durchgeführt, die jeweils mit einem ihrer Schenkel an den entsprechenden Ketten angebracht werden, während der andere dieser Schenkel nach außen gerichtet ist und an seinem Ende den Draht 5 trägt. Diese Art der Befestigung hat den Zweck, die Drähte 5 von den Ketten 2 und 3 entfernt zu halten, so daß diese Drähte die in dem Behälter 24 enthaltene Lösung durchlaufen können, ohne daß die diese Drähte tragenden Ketten mit dieser Lösung in Berührung kommen.

Der Rest der Einrichtung ist praktisch identisch mit der in den F i g. 1 und 2 dargestellten. Ihr Betrieb besteht einfach darin, die Ketten 2 und 3 und das Transportband 11 in einem Geschwindigkeitsverhältnis anzutreiben, das der Dicke des gewünschten nicht gewebten Produktes entspricht In diesem Fall ist als Folge davon, daß die verwendeten Lösungen im allgemeinen 90 bis 95% Lösungsmittel enthalten, der Ertrag viel geringer, so daß das Verhältnis der Geschwindigkeiten zwischen den Ketten 2 und 3 und dem Transportband 11 infolgedessen angepaßt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung eines nicht gewebten Produktes aus einer dielektrischen, faserbildenden Fluid-Substanz mit

— einer ersten Elektrode,

— Führungsmitteln für diese Elektrode entlang einer geschlossenen Schleife,

— Antriebsmitteln zum Verschieben dieser Elektrode entlang dieser Schleife,

— Einrichtungen zum Beschichten dieser Elektrode mit der Flüssigkeit in einem ersten Abschnitt der Schleife,

— einer zweiten, flächenhaften Elektrode, die sich in einem zweiten Abschnitt der Schleife entsprechend der ersten Elektrode erstreckt,

— einen: elektrostatischen Generator, der an die eine der Elektroden angeschlossen ist zur Aufrechterhaltung einer Spannungsdifferenz zwischen den beiden Elektroden, damit ein elektrostatisches Feld geschaffen wird, das auf die Fluid-Substanz einwirken kann, um aus ihr heraus eine Vielzahl von Fasern in Richtung der zweiten Elektrode zu bilden,