EP0224435A2 - Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Endlosfäden sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP0224435A2
EP0224435A2 EP86730192A EP86730192A EP0224435A2 EP 0224435 A2 EP0224435 A2 EP 0224435A2 EP 86730192 A EP86730192 A EP 86730192A EP 86730192 A EP86730192 A EP 86730192A EP 0224435 A2 EP0224435 A2 EP 0224435A2
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EP
European Patent Office
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nozzle
thread
compressed air
slot
pressure
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EP86730192A
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English (en)
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EP0224435B1 (de
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Kurt Mente
Gerhard Knitsch
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JH Benecke GmbH
Corovin GmbH
Original Assignee
JH Benecke GmbH
Corovin GmbH
JP Bemberg AG
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Publication of EP0224435A3 publication Critical patent/EP0224435A3/de
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    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a nonwoven from continuous threads according to the features of the preamble of claim 1, and the invention also relates to an apparatus for performing the method.
  • the method and device of the presupposed genus are already known from DE-PS 1 785 158, GB-PS 1 282 176 and GB-PS 1 297 582. From a melt and from spinnerets, a family of threads is passed through a thread take-off device which has a thread take-off nozzle supplied with highly compressed compressed air at its upper end.
  • Laval extension At the narrowest annular gap of the thread take-off nozzle there is a so-called Laval extension, at the outlet of which a negative pressure is generated, which is also established at the inlet of the thread take-off nozzle via an inner thread-guiding tube and thus enables threading of the thread sheet.
  • the laval extension mentioned is followed by a thread draw-off tube with the inner diameter of the laval extension, into which air flows at supersonic speed.
  • a compression shock occurs with a subsequent subsonic flow, which further slows down in a subsequent thread guide tube with four to six times the cross-section.
  • the thread take-off device comprising the thread take-off tube and the thread guide tube
  • the threads are drawn, which thereby become thinner.
  • the main part of the thread pulling force for stretching the threads is applied by the thread pulling tube.
  • the thread guide tube essentially has the task of transporting the thread sheet to a spreading nozzle provided with Coanda shells in order to distribute and spread the threads before they hit or hit a base to form the fleece.
  • the known spreading nozzle with Coanda shells allows in principle a spreading of the thread sheet by fluid technology, but it can be observed in practice again and again that the uniformity of the structure of the fleece still leaves something to be desired in the case of high requirements, and that with regard to the quality of the fleece There are limits. This is due to insufficient spreading or distribution of the thread group.
  • the invention has for its object to provide a method which a more uniform distribution or. Spreading of the thread sheet through the expanding nozzle allows to increase the quality of the fleece.
  • the invention is intended to provide a device for carrying out the method.
  • the Expansion nozzle additionally externally a gaseous propellant with low pressure and volume compared to the inlet pressure and volume is supplied by means of a slot nozzle.
  • the invention is based on the surprising finding that the spreading effect desired for increasing the quality can be set and substantially improved by externally supplying an air quantity in the area of the expanding nozzle, as a result of which the structure of the nonwoven becomes more uniform.
  • the slot nozzles have laval extensions working in the negative pressure area, as a result of which the thread family is also broken up transversely to the longitudinal slot of the expanding nozzle by means of outward-directed shock waves in the sense of a better and more uniform distribution.
  • a negative pressure is established at the outlet openings of the laval extensions of the slot nozzles located on both sides of the expansion nozzle.
  • the ambient air pressure prevails, so that as a result, the outwardly directed shock waves arise, which also dissolve and distribute the thread group transverse to the longitudinal slot of the expanding nozzle.
  • Another important advantage of the invention is that, with the thread pulling force remaining constant and with the decisively improved spreading of the thread family by the spreading nozzle, considerable energy savings can be achieved at the same time.
  • the spreading and even distribution of the thread sheet through the expanding nozzle can be further improved if, in an expedient embodiment of the invention, a further additional amount of compressed air is supplied via a thrust nozzle between the lower end of the thread take-off tube and the expanding nozzle.
  • a further additional amount of compressed air is supplied via a thrust nozzle between the lower end of the thread take-off tube and the expanding nozzle.
  • the thread pulling force, the flow resistance and the thread pulling device and the requirement that a vacuum of 0.6 to 0.8 bar should prevail at the suction mouth of the thread pulling nozzle in order to be able to thread the thread sheet into the thread pulling nozzle, and based on the fact that the thread pulling force must not be reduced in order to achieve a certain thread titer, a length / diameter ratio of the thread pulling tube depending on the polymer and titer of 1 / d 80 to 180 has proven itself.
  • the dimensions and dimensions of the thread guide tube can be freely selected as long as the flow resistance of 0.01 bar is not exceeded.
  • filaments 10 are in the direction of arrow A by themselves known thread draw-off nozzle 12.
  • the continuous threads 10 are obtained in a conventional manner from a melt and passed through spinnerets, not shown, from where they reach the thread take-off nozzle 12.
  • the thread take-off nozzle 12 has a compressed air connection 14 for supplying a quantity of compressed air V 1 under the pressure p 1 .
  • a thread take-off tube 16 connects to the thread take-off nozzle 12, and a thread guide tube 20 is connected via a transition cone 18, which has a cone angle of less than 8 °.
  • the continuous threads 10 drawn off emerge at the bottom from an expansion nozzle 26 which adjoins the thread guide tube 20 and which is provided with Coanda shells 28.
  • the so-called Coanda effect is used to spread the threads 30 before they hit an air-permeable screen conveyor belt 32, which is under vacuum, whereby the fleece - for example a polypropylene fleece - is formed.
  • the thread take-off force is generated predominantly in the thread take-off tube 16, which is flowed through at the supersonic speed in the first half and at the subsonic speed after the compression stroke.
  • the threads he Speeds of 30 to 100 m / s are sufficient, depending on the size of the thread titer.
  • the flow resistance is kept low by the transition cone 12 located between the thread take-off tube 16 and the thread guide tube 20. The device described so far is known per se.
  • Additional slot nozzles 69 are arranged on both sides of the expansion nozzle 26, the detailed structure of which is explained below with reference to FIGS. 4-6.
  • the area of the spreading nozzle 26 there is therefore an additional supply of a compressed air quantity with the volume V 3 under a pressure p 3 via a compressed air connection 66.
  • the input volume V 1 and possibly the input pressure p 1 at the thread draw-off nozzle 12 are reduced.
  • the thread guide tube 20 is dimensioned so that the flow resistance is less than 0.01 bar, and the length / diameter ratio 1 1 / d 1 of the thread pulling tube 16 is dimensioned so that the thread pulling force is maintained which without the additional feeding of compressed air over the Compressed air connection 6 6 is available.
  • the spreading effect can be influenced and adjusted to an optimal spread by the slot nozzles 69 with the additional air quantity V 3 .
  • the threads 30 are therefore distributed more evenly, which improves the quality of the fleece.
  • the spreading angle at the Coanda shells 28 increases with the amount of air and thus the distribution of the thread group becomes more uniform.
  • a further nozzle is provided as a thrust nozzle 22 between the expanding nozzle 26 and the thread guide tube 20, and a further additional air quantity V 2 with the pressure P2 is supplied at this point via a compressed air connection 24.
  • a further improvement in the spreading or distribution of the thread group on the Coanda shells 28 can thereby be achieved.
  • the closer structure of the thrust nozzle 22 welded to the thread guide tube 20 can be seen in FIG. 3.
  • the thrust nozzle 22 comprises a first threaded part 34 which is screwed to a second threaded part 38 and is secured against rotation by a cylindrical pin 36. Overall, the first threaded part 34 and the second threaded part 38 form a pipe extension 40.
  • the thrust nozzle 22 comprises a rotatable adjusting ring 42 which can be moved by rotation in the axial direction, as well as a jacket 48 and a conical transition piece 50 which is welded to a connecting tube 61 leading to the expansion nozzle 26.
  • a prechamber 52 connects to the compressed air connection 24 within the thrust nozzle 22 and is connected via bores 54 to a storage space 56.
  • the inner wall of the adjustment ring 42 forms a feed from the storage space 56 to the thread guide space 60 with a narrowest cross-section 58 and a lava extension 46 with an air outlet 44.
  • the length L of the lava extension 46 can be changed by rotating the adjustment ring 42 to the air pressure at the air outlet 44 set.
  • the jacket 48 and the first threaded part 34 are fixed axially and radially.
  • the compressed air V 2 ; P2 flows through the compressed air connection 24 into the antechamber 52 and through the bores 54 into the storage space 56 and then through the narrowest cross section 58 to the air outlet 44.
  • the second threaded part 38 is flared at the end or outlet and the conical transition piece 50 at the inlet.
  • the expanding nozzle 26 shown in FIGS. 4-6 Connected to the connecting pipe 25 is the expanding nozzle 26 shown in FIGS. 4-6, which is held by a pipe jacket 62 and a union nut 63.
  • the expansion nozzle 26 consists of an upper part 64 and a lower part 65 .
  • the inner bore in these parts merges in a manner known per se from circular to slot-shaped cross section at outlet 68 .
  • the Coanda shells 28 which are held by a suspension 29 .
  • Each compressed air connection 66 opens into a storage space 70 of the slot nozzle, which is fastened to the expansion nozzle 26 by means of screws 67.
  • a compressed air connection 6 6 is shown in FIG. 6 only on one right side).
  • Each slot comprises thus as an essential component a laterally arranged for spreading nozzle storage space 70, which narrows down toward a narrowest cross-section 71, the outlet openings 72 connect to the avalerweittation with L.
  • the sheet of threads is also released transversely to the longitudinal slit or outlet 68 of the expanding nozzle 26 by shock waves directed outward. As a result, a more even distribution can be achieved.
  • nozzle body 69 extends slightly beyond the outlet 68 below. It is hereby achieved that the shock waves generated as a result of the pressure jump between the air pressure at the outlet 68 of the expansion nozzle and the air pressure at the outlet openings 72 of the slot nozzles initially act from the inside out. The shock waves which only then begin to act from the outside inwards cause, together with the former, strong turbulence which, as mentioned above, also tears open and distributes the sheet of fibers transversely to the longitudinal slot or to the outlet 68.
  • the length / diameter ratios 1 1 / d 1 and 1 2 / d 2 can be varied.
  • the ratio l1 / d1 is approximately 110 in order to achieve an optimal thread pull-off force.
  • the thread guide tube 20 decisively determines the flow resistance, and here the ratio 12 / d2 is chosen such that the flow resistance mentioned above of less than 0.01 bar results.
  • other values are of course also possible for the conditions mentioned.

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Abstract

Bei der Herstellung eines Wirrvlieses werden Endlosfäden als Fadenschar von einer Fadenabzugsdüse abgezogen, an welche sich ein Fadenabzugsrohr, ein Fadenführungsrohr sowie eine Spreizdüse anschließen. Die Fadenabzugsdüse wird unter hohem Druck mit einer Preßluftmenge beaufschlagt, und durch die mit Coandaschalen versehene Spreizdüse wird die Fadenschar aufgelöst, bevor sie auf ein Siebförderband augschlägt. Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung und Auflösung der Fadenschar zu erzielen, sind beidseitig der Spreizdüse Schlitzdüsen vorgesehen, die mit geringerer Preßluftmenge unter relativ geringem Druck beaufschlagt werden. Gleichzeitig erfolgt eine Verringerung der Preßluftmenge an der Fadenabzugsdüse. Die über die Schlitzdüsen zusätzlich zugeführte Luftmenge bewirkt überraschend eine erhebliche Verbesserung der Aufteilung der Fadenschar, und gleichzeitig wird im Zusammenhang mit der Verringerung der Preßluftmenge an der Fadenabzugsdüse noch eine Energieeinsparung erzielt, wobei die Fadenabzugskraft erhalten bleibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Endlosfäden gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, und außerdem befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Verfahren und Vorrichtung der vorausgesetzten Gattung sind bereits durch die DE-PS 1 785 158, GB-PS 1 282 176 und GB-PS 1 297 582 bekannt geworden. Dabei wird aus einer Schmelze und aus Spinndüsen eine Fadenschar durch eine Fadenabzugsvorrichtung geführt, welche an ihrem oberen Ende eine mit hoch verdichteter Preßluft beschickte Fadenabzugsdüse besitzt.
  • An den engsten Ringspalt der Fadenabzugsdüse schließt sich eine sogenannte Lavalerweiterung an, an deren Austritt ein Unterdruck erzeugt wird, der sich über ein inneres fadenführendes Röhrchen auch am Eintritt der Fadenabzugsdüse einstellt und somit das Einfädeln der Fadenschar ermöglicht.
  • Der genannten Lavalerweiterung schließt sich ein Fadenabzugsrohr mit dem inneren Durchmesser der Lavalerweiterung an, in welches Luft mit Überschallgeschwindigkeit einströmt. Etwa nach der halben Länge des Fadenabzugsrohres von einer Gesamtlänge von beispielsweise 250 mm tritt ein Verdichtungsstoß mit anschließender Unterschallströmung ein, die sich in einem folgenden Fadenführungsrohr mit vier - bis sechsfachem Querschnitt weiter verlangsamt.
  • In der das Fadenabzugsrohr und das Fadenführungsrohr umfassenden Fadenabzugsvorrichtung erfolgt also eine Verstreckung der Fäden, die dadurch dünner werden. Der wesentliche Anteil der Fadenabzugskraft zur Verstreckung der Fäden wird vom Fadenabzugsrohr aufgebracht. Das Fadenführungsrohr hat im Wesentlichen die Aufgabe, die Fadenschar zu einer mit Coandaschalen versehenen Spreizdüse zu transportieren, um die Fäden zu verteilen und zu spreizen, bevor sie auf eine Unterlage zur Bildung des Vlieses treffen bzw. aufschlagen.
  • Der hierbei ausgenutzte Coanda-Effekt sowie die erwähnten Coandaschalen sind bereits näher in der DE-PS 1 936 354 und der DE-OS 2 200 782 (vgl. dort Fig. 5b) beschrieben. Die Spreizung der Fadenschar durch die Spreizdüse ist von entscheidender Bedeutung für die Qualität und die Struktur des Vlieses. Je gleichmäßiger die Spreizung bzw. Verteilung erfolgt, umso besser ist die Vlies-Qualität.
  • Die bekannte Spreizdüse mit Coandaschalen ermöglicht zwar im Prinzip ein Aufspreizen der Fadenschar auf strömungstechnischem Wege, allerdings ist in der Praxis immer wieder zu beobachten, daß die Gleichmäßigkeit der Struktur des Vlieses bei hohen Anforderungen noch zu wünschen übrig läßt, und daß bezüglich der Qualität des Vlieses Grenzen gesetzt sind. Dies ist auf eine nur ungenügende Spreizung bzw. Verteilung der Fadenschar zurückzuführen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches eine gleichmäßigere Verteilung bzw . Spreizung der Fadenschar durch die Spreizdüse ermöglicht, um die Qualität des Vlieses zu erhöhen. Außerdem soll durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Verfahren vorgesehen, daß der Spreizdüse zusätzlich extern ein gasförmiges Treibmittel mit im Vergleich zum Eingangsdruck und - volumen geringem Druck und Volumen mittels einer Schlitzdüse zugeführt wird.
  • Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, daß sich durch externe Zuführung einer Luftmenge im Bereich der Spreizdüse der für eine Qualitätserhöhung gewünschte Spreizeffekt einstellen und wesentlich verbessern läßt, wodurch die Struktur des Vlieses gleichmäßiger wird. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung besitzen die Schlitzdüsen im Unterdruckbereich arbeitende Lavalerweiterungen, wodurch die Fadenschar durch nach außen gerichtete Stoßwellen auch quer zum Längsschlitz der Spreizdüse im Sinne einer besseren und gleichmäßigeren Verteilung aufgelöst wird. An den Austrittsöffnungen der beidseitig der Spreizdüse befindlichen Lavalerweiterungen der Schlitzdüsen stellt sich nämlich ein Unterdruck ein. Am Austritt der Spreizdüse selbst herrscht der Umgebungsluftdruck, so daß als Folge davon die nach außen gerichteten Stoßwellen entstehen, welche die Fadenschar auch quer zum Längsschlitz der Spreizdüse auflösen und verteilen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird gleichzeitig der Eingangsdruck und das Eingangsvolumen an der Fadenabzugsdüse verringert, und das Längen/Durchmesserverhältnis des die Fadenabzugsvorrichtung bildenden Fadenabzugsrohres und des Fadenführungsrohres werden so gewählt, daß die ohne die zusätzliche Treibmittelzuführung an der Spreizdüse vorhandene Fadenabzugskraft erhalten bleibt.
  • Ein weiterer bedeutsamer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei gleichbleibender Fadenabzugskraft und bei der entscheidend verbesserten Spreizung der Fadenschar durch die Spreizdüse zugleich eine beachtliche Energieeinsparung erzielt werden kann.
  • Für die Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Vlieses werden bekanntlich große Kompressoren mit Leistungsaufnahmen von 800 - 900 kW benötigt, um die riesigen Preßluftmengen für die Fadenabzugsdüsen zu erzeugen, denn in der Praxis werden eine Vielzahl von Fadenabzugsvorrichtungen mit den Fadenabzugsdüsen parallel nebeneinander angeordnet, um großflächige Vliese herstellen zu können. Die isotherme Verdichtungsleistung berechnet sich nach der Formel
    Figure imgb0001
    Anhand eines Zahlenbeispiels soll nachfolgend die Energie- und Kostenersparnis erläutert werden. Bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten bekannten Verfahren sind für die Preßluftmenge V0 und den Preßluftdruck p0 folgende Werte üblich: V0 = 72 Nm3/h und p0 = 21 bar. Daraus errechnet sich eine isotherme Verdichtungsleistung von N = k·219,2 (k ist eine Konstante; von Bedeutung ist hier also der Zahlenwert 219,2).
  • Ausgehend von diesen Zahlenwerten liegen die Verhältnisse bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt: an der Fadenabzugsdüse werden die Preßluftmenge und der Preßluftdruck auf V1 = 52,4 Nm3/h und p1 = 16 bar verringert; die isotherme Verdichtungsleistung beträgt dann N1 = k.145,3.
  • An der Schlitzdüse im Bereich der Spreizdüse werden folgende Werte zugrundegelegt: V3 = 19,6 Nm3/h und p3 = 1,9 bar. Die isotherme Verdichtungsleistung beträgt dann N3 = k.12,6.
  • Eine Addition von V1 und V3 ergibt den oben vorausgesetzt ten Wert V0 = 72 Nm3/h, d.h. die Verringerung der Preßluftmenge an der Fadenabzugsdüse kann also für die zusätzliche Preßluftmenge an der Schlitzdüse verwendet werden. Entscheidend ist nun aber die Energiebilanz, denn die Summe von N1 und N3 = k·157,9 ist geringer als der oben bei dem bekannten Verfahren errechnete Wert von N = k.219,2. Daraus ergibt sich eine Energieersparnis von etwa 28 %, und zwar unter Beibehaltung der Fadenabzugskraft und bei gleichzeitiger entscheidender Verbesserung der Spreizung durch die Spreizdüse.
  • Die Spreizung und gleichmäßige Verteilung der Fadenschar durch die Spreizdüse läßt sich noch weiter verbessern, wenn in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung auch zwischen dem unteren Ende des Fadenabzugsrohres und der Spreizdüse noch eine weitere zusätzliche Preßluftmenge über eine Schubdüse zugeführt wird. In diesem Fall können folgende Werte zum Ansatz kommen: V1 = 52,4 Nm3/h, p1 = 16 bar; an der Schubdüse: V2 = 25 Nm3/h, p2 = 1,9 bar; an der Schlitzdüse: V3 = 22,6 Nm3/h, p3 = 1,9 bar. Die einzelnen isothermen Verdichtungsleistungen betragen dann: N1 = k·145,3; N2 = k-16,0 und N3 = k.14,5. Insgesamt ergibt sich also eine isotherme Verdichtungsleistung von N = k·175,8, so daß bei zusätzlicher Zuführung des Treibgasmittels sowohl an der Schubdüse als auch an der Schlitzdüse immerhin noch eine beachtliche Energieeinsparung von etwa 20 % erreicht wird, und zwar wiederum bei gleichzeitger Verbesserung der Spreizung bzw. Verteilung der Fadenschar an der Spreizdüse.
  • Ausgehend von den physikalischen Gesetzmäßigkeiten der isothermen Verdichtungsleistung, der Fadenabzugskraft, dem Durchflußwiderstand und der Fadenabzugsvorrichtung und dem Erfordernis, daß am Saugmund der Fadenabzugsdüse ein Unterdruck von 0,6 bis 0,8 bar herrschen sollte, um die Fadenschar in die Fadenabzugsdüse einfädeln zu können, sowie ausgehend davon, daß die Fadenabzugskraft zur Erzielung eines bestimmten Fadentiters nicht verringert werden darf, hat sich ein Längen/ Durchmesserverhältnis des Fadenabzugsrohres je nach Polymer und Titer von 1/d = 80 bis 180 bewährt. Dabei ist das Fadenführungsrohr in den Dimensionen und seinen Abmessungen frei wählbar, solange der Durchflußwiderstand von 0,01 bar nicht überschritten wird.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und der Zeichnung zu entnehmen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses mit einer Schlitzdüse,
    • Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, jedoch zusätzlich noch mit einer Schubdüse,
    • Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Schubdüse gemäß Fig. 2,
    • Fig. 4 eine erste Querschnittsansicht einer Spreizdüse mit Schlitzdüsen,
    • Fig. 5 eine andere Querschnittsansicht der Spreizdüse gemäß Fig. 4, und
    • Fig. 6 eine detaillierte Querschnittsansicht des unteren Austrittsbereiches der Spreizdüse mit einer Schlitzdüse gemäß Fig. 5.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung werden Endlosfäden 10 in Richtung des Pfeiles A von einer an sich bekannten Fadenabzugsdüse 12 angesaugt. Die Endlosfäden 10 werden in üblicher Weise aus einer Schmelze gewonnen und durch nicht dargestellte Spinndüsen geführt, von wo aus sie zur Fadenabzugsdüse 12 gelangen.
  • Die Fadenabzugsdüse 12 besitzt einen Preßluftanschluß 14 zur Zuführung einer Preßluftmenge V1 unter dem Druck p 1. An die Fadenabzugsdüse 12 schließt sich ein Fadenabzugsrohr 16 an, und über einen Übergangskonus 18, der einen Kegelwinkel von kleiner als 8° besitzt, ist ein Fadenführungsrohr 20 angeschlossen.
  • Die oben abgezogenen Endlosfäden 10 treten unten aus einer sich an das Fadenführungsrohr 20 anschließenden Spreizdüse 26 aus, welche mit Coandaschalen 28 versehen ist. Hier wird der sogenannte Coanda-Effekt ausgenutzt, um die Fäden 30 zu spreizen, bevor sie auf ein luftdurchlässiges unter Vakuum stehendes Siebförderband 32 aufschlagen, wodurch das Vlies - beispielsweise ein Polypropylenvlies - gebildet wird.
  • Die Fadenabzugskraft wird vorwiegend im Fadenabzugsrohr 16 erzeugt, welches in der ersten Hälfte mit Überschallgeschwindigkeit und nach dem Verdichtungsstoß mit Unterschallgeschwindigkeit durchströmt wird. Die Fäden erreichen dabei Geschwindigkeiten von 30 bis 100 m/s je nach Größe des Fadentiters. Durch den zwischen dem Fadenabzugsrohr 16 und dem Fadenführungsrohr 20 befindlichen Ubergangskonus 12 wird der Durchflußwiderstand gering gehalten. Die soweit beschriebene Vorrichtung ist an sich bekannt.
  • An der Spreizdüse 26 sind beidseitig zusätzliche Schlitzdüsen 69 angeordnet, deren näherer Aufbau weiter unten anhand von Fig. 4 - 6 erläutert wird. Im Bereich der Spreizdüse 26 erfolgt also eine zusätzliche Zufuhr einer Preßluftmenge mit dem Volumen V3 unter einem Druck p3 über einen Preßluftanschluß 66. Gleichzeitig werden das Eingangsvolumen V1 und gegebenenfalls der Eingangsdruck p1 an der Fadenabzugsdüse 12 verringert. Das Fadenführungsrohr 20 ist so dimensioniert, daß der Durchflußwiderstand weniger als 0,01 bar beträgt, und das Längen/Durchmesserverhältnis 11/d1 des Fadenbazugsrohres 16 wird so dimensioniert, daß diejenige Fadenabzugskraft erhalten bleibt, die ohne die zusätzliche Einspeisung von Preßluft über den Preßluftanschluß 66 vorhanden ist.
  • Durch die Schlitzdüsen 69 mit der zusätzlichen Luftmenge V3 läßt sich der Spreizeffekt beeinflussen und auf eine optimale Spreizung einstellen. Die Fäden 30 werden daher gleichmäßiger verteilt, wodurch die Qualität des Vlieses verbessert wird. Uberraschend hat sich nämlich gezeigt, daß der Spreizwinkel an den Coandaschalen 28 mit zunehmender Luftmenge größer und damit die Verteilung der Fadenschar gleichmäßiger wird.
  • Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ist zwischen der Spreizdüse 26 und dem Fadenführungsrohr 20 noch eine weitere Düse als Schubdüse 22 vorgesehen, und über einen Preßluftanschluß 24 wird an dieser Stelle eine weitere zusätzliche Luftmenge V2 mit dem Druck P2 zugeführt. Dadurch läßt sich eine weitere Verbesserung der Spreizung bzw. Verteilung der Fadenschar an den Coandaschalen 28 erzielen.
  • Auch hier werden die Luftmengen und die Drücke so gewählt, daß die Fadenabzugskraft gleich bleibt. Trotzdem läßt sich - wie weiter oben begründet - noch eine beachtliche Energieersparnis erzielen.
  • Der nähere Aufbau der mit dem Fadenführungsrohr 20 verschweißten Schubdüse 22 ist in Fig. 3 ersichtlich. Die Schubdüse 22 umfaßt ein erstes Gewindeteil 34, welches mit einem zweiten Gewindeteil 38 verschraubt und durch einen Zylinderstift 36 gegen Verdrehen gesichert ist. Insgesamt bilden das erste Gewindeteil 34 und das zweite Gewindeteil 38 eine Rohrverlängerung 40.
  • Ferner umfaßt die Schubdüse 22 einen drehbaren Verstellring 42, welcher durch Drehung in axialer Richtung bewegt werden kann, sowie einen Mantel 48 und ein konisches Übergangsstück 50, das mit einem zur Spreizdüse 26 führenden Verbindungsrohr 61 verschweißt ist.
  • An den Preßluftanschluß 24 schließt sich innerhalb der Schubdüse 22 eine Vorkammer 52 an, welche über Bohrungen 54 mit einem Stauraum 56 verbunden ist. Die Innenwandung des Verstellringes 42 bildet von dem Stauraum 56 zu dem Fadenführungsraum 60 eine Zuführung mit einem engsten Querschnitt 58 und einer Lavalerweiterung 46 mit einem Luftaustritt 44. Die Länge L der Lavalerweiterung 46 kann durch Drehung des Verstellringes 42 verändert werden, um den Luftdruck am Luftaustritt 44 einzustellen. Der Mantel 48 sowie das erste Gewindeteil 34 sind axial und radial fixiert.
  • Die Preßluft V2; P2 strömt durch den Preßluftanschluß 24 in die Vorkammer 52 und über die Bohrungen 54 in den Stauraum 56 und anschließend durch den engsten Querschnitt 58 zum Luftaustritt 44. Um den Durchflußwiderstand der Schubdüse 22 gering zu halten, sind das zweite Gewindeteil 38 an dem Ende bzw. Austritt und das konische Übergangsstück 50 an dem Eintritt konisch erweitert.
  • An das Verbindungsrohr 25 schließt sich die in Fig. 4 - 6 dargestellte Spreizdüse 26 an, die durch einen Rohrmantel 62 und eine Überwurfmutter 63 gehalten ist.
  • Die Spreizdüse 26 besteht aus einem Oberteil 64 und einem Unterteil 65. Die Innenbohrung in diesen Teilen geht in ansich bekannter Weise vom kreisförmigen in einen schlitzförmigen Querschnitt am Austritt 68 über. Hier befinden sich die Coandaschalen 28, die durch eine Aufhängung 29 gehalten sind.
  • Beidseitig der Spreizdüse 26 befinden sich jeweils zwei Schlitzdüsen mit den Preßluftanschlüssen 66 . Jeder Preßluftanschluß 66 mündet jeweils in einen Stauraum 70 der Schlitzdüse ein, die mittels Schrauben 67 an der Spreizdüse 26 befestigt ist. In Fig. 6 ist besonders deutlich die Befestigung des Schlitzdüsenkörpers 69 mittels der Schrauben 67 zu erkennen (zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung ist in Fig. 6 nur auf der einen rechten Seite ein Preßluftanschluß 66 dargestellt).
  • Jede Schlitzdüse umfaßt also als wesentlichen Bestandteil einen seitlich zur Spreizdüse angeordneten Stauraum 70, der sich unten hin zu einem engsten Querschnitt 71 verengt, an den sich die Austrittsöffnungen 72 mit Lavalerweiterung anschließen. Durch die Schlitzdüsen mit den im Unterdruck arbeitenden Lavalerweiterungen wird die Fadenschar durch nach außen gerichtete Stoßwellen auch quer zum Längsschlitz bzw. Austritt 68 der Spreizdüse 26 aufgelöst. Als Folge davon läßt sich eine gleichmäßigere Verteilung erzielen.
  • In Fig. 6 ist zu erkennen, daß der Düsenkörper 69 sich unten geringfügig über den Austritt 68 hinaus erstreckt. Hierdurch wird erreicht, daß die infolge des Drucksprunges zwischen dem Luftdruck am Austritt 68 der Spreizdüse und dem Luftdruck an den Austrittsöffnungen 72 der Schlitzdüsen erzeugten Stoßwellen zunächst von innen nach außen wirken. Die erst danach einsetzenden von außen nach innen wirkenden Stoßwellen verursachen zusammen mit den ersteren starke Turbulenzen, welche - wie voranstehend erwähnt - die Fadenschar auch quer zu dem Längsschlitz bzw. zum Austritt 68 aufreißen und verteilen.
  • Durch die Einschaltung der Schlitzdüsen 69 und gegebenenfalls auch der Schubdüse 22 können die Längen/Durchmesserverhältnisse 11/d1 und 12/d2 variiert werden. Das Verhältnis l1/d1 beträgt zur Erzielung einer optimalen Fadenabzugskraft etwa 110. Das Fadenführungsrohr 20 bestimmt maßgeblich den Durchflußwiderstand, und hier wird das Verhältnis 12/d2 so gewählt, daß sich der oben schon genannte Durchflußwiderstand von kleiner als 0.01 bar ergibt. Im Rahmen der Erfindung sind für die genannten Verhältnisse selbstverständlich auch andere Werte möglich.

Claims (22)

1. Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Endlosfäden, die unter Einfluß eines gasförmigen Treibmittels mit hoher Geschwindigkeit als Fadenschar aus Spinndüsen abgezogen und nach Durchlauf einer rohrförmigen Fadenabzugsvorrichtung auf einer Unterlage zur Bildung des Vlieses abgelegt werden, wobei einer am Eingang der Fadenabzugsvorrichtung befindlichen Fadenabzugsdüse zur Erzielung einer gewünschten Fadenabzugskraft das gasförmige Treibmittel unter einem bestimmten Eingangsdruck (Preßluftdruck) und mit einem bestimmten Eingangsvolumen (Preßluftmenge) zugeführt wird, und wobei die Fadenschar mittels einer sich an die Fadenabzugsvorrichtung anschließenden Spreizdüse mit Coandaschalen vor dem Ablegen gespreizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizdüse (26) zusätzlich extern ein gasförmiges Treibmittel mit im Vergleich zum Eingangsdruck (p1) und -volumen (V1) geringem Druck (p3) und Volumen (V3) mittels einer seitlich angeordneten Schlitzdüse (69) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig der Eingangsdruck (P1) und das Eingangsvolumen (V1) verringert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsdruck (p1) und das Eingangsvolumen (V1) derart verringert werden und das Längen/Durchmesserverhältnis (11/d1; 12/d2) des die Fadenabzugsvorrichtung bildenden Fadenabzugsrohres (16) und des Fadenführungsrohres (20) so gewählt werden, daß die ohne die zusätzliche Treibmittelzuführung vorhandene Fadenabzugskraft erhalten bleibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverhältnis des absoluten Eingangsdruckes (p1) an der Fadenabzugsdüse (12) zum Druck (P3) an der Schlitzdüse (69) größer als der Wert 3 gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Treibmittel an beiden Seiten der Spreizdüse (26) über je eine Schlitzdüse (69) mit Lavalerweiterung (72) zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch im Bereich des Ausganges der Fadenabzugsvorrichtung (16;20) örtlich vor der Spreizdüse (26) ein gasförmiges Treibmittel mit geringerem Druck (P2) und Volumen (V2) mittels einer zusätzlichen Schubdüse (22) zugeführt wird, und daß gleichzeitig der Eingangsdruck (P1) und das Eingangsvolumen (V1) verringert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das Längen/ Durchmesserverhältnis (11/d1) des Fadenabzugsrohres (16) zwischen den Werten 80 und 180 liegt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer in ein Fadenabzugsrohr einmündenden Fadenabzugsdüse, einem auf das Fadenabzugsrohr folgenden Fadenführungsrohr, an welches sich eine Spreizdüse anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seite der Spreizdüse (26) eine Schlitzdüse (69) angeordnet. ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse (69) eine Lavalerweiterung (72) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Spreizdüse (26) jeweils zwei Schlitzdüsen (69) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schlitzdüse (69) je zwei Preßluftanschlüsse (66) besitzt, die in einen Stauraum (70) einmünden.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlitzdüse (69) geringfügig über den Austritt (68) der Spreizdüse (26) hinaus erstreckt.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Spreizdüse (26) zugewandten Ende des Fadenführungsrohres (20) eine Schubdüse (22) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (22) eine verstellbare Lavalerweiterung (46) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (22) in die Spreizdüse (26) einmündet.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Längen/ Durchmesserverhältnis (l1/d1) des Fadenabzugsrohres (16) zwischen 80 und 180 liegt.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem Fadenabzugsrohr (16) und dem Fadenführungsrohr (20) befindlicher Übergangskonus (18) einen Kegelwinkel von weniger als 8° besitzt.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (22) einen Preßluftanschluß (24) besitzt, an welchen sich eine Vorkammer (52) anschließt, die über Bohrungen (54) mit einem Stauraum (56) verbunden ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum (56) über einen verengten Querschnitt (46) in einen rohrförmigen Fadenführungsraum (60) einmündet, an welchen sich die Spreizdüse (26) anschließt.,
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführungsraum (60) über ein konisches Ubergangsstück (50) in die Spreizdüse (26) einmündet.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (22) einen inneren, durch Drehung in axialer Richtung verschiebbaren Verstellring (42) besitzt, wodurch die Lavalerweiterung (46) veränderbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Fadenführungsrohres (20) so gewählt sind, daß der Durchflußwiderstand kleiner als 0,01 bar ist.
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