EP1966422A1

EP1966422A1 - Verfahren und vorrichtung zum verfestigen einer laufenden vliesbahn sowie ein vlies

Info

Publication number: EP1966422A1
Application number: EP06829657A
Authority: EP
Inventors: Anton Mooshammer
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-09-10
Also published as: CN101331256A; DE102005060615A1; WO2007073885A1; US20080311816A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen einer laufenden Vliesbahn. Hierzu wird die Vliesbahn durch eine Mehrzahl von Fluidströmen durchdrungen. Zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur werden die Fluidströme durch einen beweglichen Düsenbalken erzeugt, der mit einer Amplitude im wesentlichen quer zur Laufrichtung der Vliesbahn hin- und hergeführt wird. Um trotz Verfestigung eine hinreichende Beweglichkeit und ausreichendes Volumen in der Vliesbahn zu erhalten, wird erfindungsgemäß die Amplitude zur Hin- und Herbewegung der Fluidströme so gewählt, dass die durch benachbarte Fluidströme erzeugten Treffpunkte in der Vliesbahn eine gedachte Trennlinie in Laufrichtung nicht kreuzen. Die Amplitude der Hin- und Herbewegung des Düsenbalkens wird hierzu derart eingestellt, dass sie kleiner ist als der halbe Abstand zwischen zwei in der Reihe benachbarten Düsenöffnungen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verfestigen einer laufenden Vliesbahn sowie ein

Vlies

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen einer laufenden Vliesbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 7 sowie ein Vlies bestehend aus einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.

Bei der Herstellung von Vliesen, die durch Ablage einer Vielzahl von Fasern gebildet sind, ist es bekannt, dass Vlies in einem Weiterverarbeitungsprozess zu verfestigen, um den Zusammenhalt der Fasern innerhalb des Vlieses zu erhöhen. Neben chemischen und thermischen Verfestigungsmethoden werden insbesondere mechanische Verfestigungsmethoden verwendet, bei welcher die Vliesbahn durch zusätzliches Mittel durchdrungen wird, um die Fasern miteinander zu verschlingen. In jüngster Zeit hat insbesondere die Wasserstrahlvernadelung als Verfestigungsmethode an Bedeutung gewonnen. Hierbei werden säulenförmige Wasserstrahlen unter einem Hochdruck erzeugt, die im wesentlichen senkrecht auf die Vliesbahn auftreffen und diese durchdringen. Dabei fuhren die Wasserstrahlen in dem Auftrefφunkt zur Verdichtung und Verwirbelung der Fasern, so dass sich Oberflächenstrukturen an der Vliesbahn ausbilden. Im Stand der Technik sind zwei Varianten bekannt, um derartige oberflächenstrukturierte und verfestigte Vliese herzustellen.

Aus der DE 198 28 118 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen eines Vlieses mittels Wasserstrahl bekannt, bei welcher ein Düsenbalken mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen oberhalb eines Führungsmittels zur Führung einer Vliesbahn angeordnet ist. Der Düsenbalken ist oberhalb der Vliesbahn derart beweglich gehalten, dass durch einen Antrieb der Düsenbalken eine Hin- und Herbewegung im wesentlichen quer zur Laufrichtung der Vliesbahn ausführen kann. Durch die an der Unterseite des Düsenbalkens angeordneten Düsenöffhun- gen wird jeweils ein Wasserstrahl durch Hochdruck erzeugt. Die Anzahl der Dü- senöfftiungen, die Anordnung der Düsenöffhungen sowie die oszillierende Bewegung des Düsenbalkens sind dabei derart ausgelegt, dass eine möglichst gleich- mäßige geschlossene Oberflächenstruktur in Form einer glatten Vliesbahn entsteht. Derartige Vliesbahnen mit flächigen Oberflächenstrukturen sind jedoch zur Aufnahme von Zusatzstoffen wie beispielsweise Imprägniermittel aufgrund fehlender Volumenbereiche völlig ungeeignet.

Aus der US 4,069,563 ist ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung zum Verfestigen einer Vliesbahn bekannt. Hierbei sind die an einem Düsenbalken ausgebildeten Düsenöffhungen stationär zu der Vliesbahn gehalten. Der Düsenbalken ist mit Abstand oberhalb des Führungsmittels befestigt. Dabei treffen die durch den Düsenbalken und die Düsenöffhungen erzeugten Wasserstrahlen im wesentlichen senkrecht auf die laufende Vliesbahn auf, so dass sich eine linien- förmige Oberflächenstruktur an der Vliesbahn ausbildet. Je nach Anzahl und Anordnung der Düsenbohrungen können je nach Anforderung kleinere oder größere Flächenanteile in dem Vlies verfestigt werden. Derartige Vliese besitzen jedoch den Nachteil, dass die linienfδrmige Oberflächenstruktur eine ungleichmäßige Festigkeit des Vlieses bewirkt. So wurde festgestellt, dass die Vliesbahn in Laufrichtung, die auch in Fachreisen als Maschinenrichtung (MD) bezeichnet wird gegenüber einer Querrichtung (CD) eine wesentlich höhere Festigkeit aufwies. Insbesondere bei der Herstellung von voluminösen Vliesen mit geringen verfestigten Flächenanteilen verstärken sich derartige Festigkeitsunterschiede erheblich.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Verfestigen einer laufenden Vliesbahn der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit welchen oberflächenstrukturierte Vliesbahnen mit möglichst gleichmäßigen Flächeneigenschaften und großen voluminösen Flä- chenbereichen erzeugbar sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Vlies mit einer linienfόrmiger Oberflächenstruktur und möglichst hoher Festigkeit bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1, durch eine Vorrichtung mit dem Merkmalen nach Anspruch 7 und durch ein Vlies mit den Merkmalen nach Anspruch 15 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine die zur Verfestigung des Vlieses erzeugte linienfÖrmige Oberflächenstruktur auf eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten schräg verlaufenden Strukturlinien beruht. Da bei der Herstellung von Faservlieses üblicherweise eine in Laufrichtung der Vliesbahn gerichtete Faserorientierung entsteht, lassen sich durch die schräg verlaufenden Strukturlinien verfestigte Flächenbereiche schaffen, die sowohl zu einer längs orientierten und quer orientierten Verwirbelung der Fasern führt. Insoweit wird eine im wesentlichen unabhängig von der Zugrichtung an dem Vlies vergleichmäßigte Festigkeit erzeugt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Faser innerhalb des Vlieses trotz einer verfestigten Oberflächenstruktur über ein große Bewegungsfreiheit verfugen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird hierzu die Amplitude zur Hin- und Herbewegung der Fluidströme so gewählt, dass die durch benachbarte Fluidströme erzeugten Treffpunkte in der Vliesbahn eine gedachte Trennlinie nicht kreuzen. Die erzeugten verfestigten Flächenberei- che innerhalb des Vlieses stellen somit im wesentlichen eine gleichmäßige Verwirbelung und Verschlingung der Fasern dar. Überlappungen und Kreuzpunkte der linienfÖrmigen Oberflächenstrahlen mit doppelter Verwirbelung innerhalb der Vliesbahn werden vorteilhaft vermieden.

In Abhängigkeit von der Anzahl der Düsenöffhungen und der Anordnung der Dü- senöffnungen lassen sich die Strukturlinien in der Vliesbahn mit unterschiedlichen Neigungswinkeln relativ zur Laufrichtung der Vliesbahn ausfuhren. Um möglichst spitzwinkelige Neigungsverläufe der Strukturlinien zu erhalten, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher die Hin- und Herbewegung der Fluidströme mit einer Führungsgeschwindigkeit aufgeführt wird, die kleiner ist als eine Laufgeschwindigkeit der Vliesbahn. Damit wird pro Zeiteinheit die Vliesbahn schneller bewegt als die querbewegten Fluidströme.

Für den Fall, dass eine größere Neigung der Strukturlinien zu erzeugen ist, wird die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher die Hin- und Herbewe- gung der Fluidströme mit einer Führungsgeschwindigkeit ausgeführt wird, die größer ist als eine Laufgeschwindigkeit der Vliesbahn. Durch die Wahl der Neigung der Strukturlinien lässt sich vorteilhaft das Festigkeitsverhältnis zwischen der Festigkeit in Laufrichtung (MD) zur Festigkeit in Querrichtung (CD) beeinflussen. Somit lassen sich durch Änderung der Neigung Spezialeffekte an dem Vlies erzeugen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt mit Wasserstrahlen als Fluidströme betrieben, die mit einem Druckgefalle in einem Bereich von 30 bar bis 600 bar durch eine Mehrzahl von Düsenöffnungen mit einem Lochdurchmesser im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm erzeugt werden.

Hierbei können die Wasserstrahlen durch ein oder mehrere Reihen von versetzt zueinander angeordneten Düsenbohrungen erzeugt werden, so dass sowohl die Breite der Strukturlinie als auch die Anzahl der Strukturlinien wählbar sind.

Bei Verwendung mehrerer unabhängig voneinander bewegten Düsenreihen zur Verfestigung einer Vliesbahn, werden die Amplituden zur Bewegung der Düsenreihen so gewählt, dass die Strukturlinien an der Oberfläche der Vliesbahn keine Kreuzpunkte erzeugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Verfestigung einer Vliesbahn relativ große Abstände zwischen den Düsenlöchern gebildet werden können, so dass die Anzahl der Düsenlöcher entsprechend gering gehalten werden kann, um herkömmliche oberflächenstrukturierte Vliese mit gleichen Fes- tigkeiten zu erzeugen. Dabei lassen sich Energie- und Wassereinsparungen im Bereich von 30% verwirklichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch auch geeignet, um höherfeste mit einer vergleichmäßigten Festigkeit ausgeführten Vliese zu erzeugen. Die Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Amplitude der Hin- und Herbewegung des Düsenbalkens kleiner ist als der halbe Abstand zwischen zwei in der Reihe benachbarten Düsen- öffhungen. Damit lassen sich einerseits unerwünschte Überlappungen von Strukturlinien vermeiden und andererseits ausreichende Zonen nicht verfestigter Flä- chenbereiche zwischen den Strukturlinien garantieren, die eine ausreichende Beweglichkeit der Faser innerhalb des Vlieses ermöglicht.

Um bei der Erzeugung der Oberflächenstruktur an der Vliesbahn beliebige Linienmuster mit zick-zack-förmigen Strukturlinien zu erzeugen, ist die Weiterbil- düng der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt verwendet, bei welcher das Führungsmittel und der Düsenbalken durch separate steuerbare Antriebe angetrieben werden. Das Führungsmittel wird dabei durch ein angetriebenes Siebband oder eine angetriebene Siebwalze gebildet. So lassen sich alternative Vorrichtungsvarianten zur Herstellung der verfestigten Vliesbahn einsetzen.

Bei einer ersten Variante ist die Bandgeschwindigkeit des Bandes oder die Walzenumfangsgeschwindigkeit der Walze größer als eine Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens.

Um jedoch möglichst flach verlaufende Strukturlinien in der Vliesbahn zu erhalten, wird die Variante der Weiterbildung verwendet, bei welcher die Bandge- schwindigkeit des Bandes oder die Walzenumfangsgeschwindigkeit der Walze kleiner ist als eine Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens.

Es hat sich gezeigt, dass zur Verfestigung der gebräuchlichen Vliesbahnen bereits Anordnungen von Düsenöffiiungen zufrieden stellende Ergebnisse ergaben, bei welchem die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Düsenöffiiungen einen Abstand von 10 mm aufzeigten. Je nach Anforderung an die Vliesbahn kann der Abstand zwischen den Düsenöffnungen bis auf 1 mm reduziert sein.

Die Fluidströme konnten dabei durch Düsenöffnungen mit einem Lochdurchmesser im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm erzeugt werden.

Als Fluidströme sind grundsätzlich Wasser- oder Luftstrahlen einsetzbar. Bevorzugt wird jedoch durch eine Fluidquelle ein Wasser bereitgestellt, das in einer mit den Düsenöffiiungen verbindbaren Druckkammer des Düsenbalkens auf ein Betriebsdruck im Bereich von 30 bar bis 600 bar gehalten ist. Somit lassen sich auch dickere Vliesbahnen oder Mehrschichtvliesbahnen vorteilhaft verfestigen.

Um möglichst breite Strukturlinien oder eine dichte Anordnung von Strukturlinien in der Vliesbahn zu erzeugen, lässt sich die Vielzahl der Düsenöffnungen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in mehreren Reihen an einem Düsenbalken oder an mehreren Düsenbalken verteilt anordnen. Die Düsenöffnungen benachbarter Reihen liegen dabei bevorzugt versetzt zueinander.

Das erfindungsgemäße Vlies zeichnet sich insbesondere durch eine vergleichmäßigte Festigkeit in allen Richtungen insbesondere in einer erhöhten Festigkeit in Querrichtung (CD) aus. Hierbei lassen sich größere nicht verfestigte Flächenbereiche in dem Vlies realisieren, die einen Einsatz als Trägermaterial für Bitumen oder eine Verwendung in Reinigungstücher, Filter oder Bekleidung ermöglichen. Die voluminösen, nicht verfestigten Bereiche innerhalb des Vlieses lassen somit eine Aufnahme von Bindemittel, Imprägnierungen oder anderer Zusatzstoffe zu. Es können jedoch auch ausschließlich einfache Luftpolster zur Vergrößerung des Vliesvolumens in den nicht verfestigten Bereichen eingelagert sein. Das erfindungsgemäße Vlies kombiniert somit vorteilhaft die Eigenschaften hoher Volumen mit hoher Festigkeit.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Vlieses wird hierzu die durch die Oberflächenstruktur verfestigte Flächenanteil im Verhältnis zu der Gesamtfläche des Vlieses auf 5 % bis max. 50 % beschränkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2 schematisch eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vlieses Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Düsenbalkens

Fig. 4 schematisch mehrere benachbarte Düsenöffnungen einer Reihenanordnung

Fig. 5 schematisch mehrere Düsenöfmungen in einer Doppelreihe Fig. 6 schematisch eine Geschwindigkeitsverteilung bei der Herstellung einer

Strukturlinie Fig. 7 schematisch eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Düsenbalkens

Fig. 8 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung In Fig. 1 ist ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verfestigen einer laufenden Vliesbahn schematisch in einer Ansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist ein Führungsmittel 1 zur Führung einer Vliesbahn 3 auf. Das Füh- rungsmittel 1 besteht hierzu aus einem Siebband 4, das vorzugsweise als ein endloses Band ausgebildet ist und über einen Bandantrieb 5 mit einer vorbestimmten Bandgeschwindigkeit angetrieben wird. Das Siebband 4 ist luft- oder wasserdurchlässig ausgeführt. An der Oberfläche des Siebbandes 4 liegt eine aus einer Vielzahl von abgelegten Fasern gebildete Vliesbahn 3.

Oberhalb des Führungsmittel 1 mit geringem Abstand zu der Vliesbahn 3 ist ein Düsenbalken 2 angeordnet. Der Düsenbalken 2 erstreckt sich im wesentlichen quer über die Breite der Vliesbahn 3. Der Düsenbalken 2 ist beweglich gehalten und wird über einen Antrieb 9 mit einer vorgegebenen Amplitude hin- und herge- führt. Der Düsenbalken 2 bewegt sich im wesentlichen quer zur Laufrichtung der Vliesbahn 3.

Auf der Unterseite des Düsenbalkens sind eine Mehrzahl von Düsenöffhungen (hier nicht dargestellt) in einer Reihenanordnung mit Abstand zueinander ange- ordnet. Jede der Düsenöffhungen ist über eine Druckkammer mit einem Fluidzu- lauf 7 verbunden. Über den Fluidzulauf 7 wird den Düsenbalken 2 ein Fluid vorzugsweise ein Wasser zugeführt, welches mit einem Hochdruck in einer Druckkammer innerhalb des Düsenbalkens gehalten und über die Düsenöffhungen auf der Unterseite des Düsenbalkens als eine Mehrzahl von Fluidströmen abgegeben. In Fig. 1 sind die auf der Unterseite des Düsenbalkens 2 aus den Düsenöffhungen austretenden Fluidströme mit dem Bezugszeichen 6 versehen.

Im Betrieb wird durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung eine laufende Vliesbahn kontinuierlich durch eine Mehrzahl von Fluidströmen, die die Vliesbahn durchdringen, verfestigt. Hierzu wird die Vliesbahn 3 durch das Siebband 4 mit einer bestimmten Laufgeschwindigkeit transportiert. Die Vliesbahn besteht aus einer Vielzahl von feinen Fasern oder Faserstücken, die beispielsweise in einem Schmelzspinnprozess hergestellt wurden und die Vliesbahn bilden. Zur Verfestigung werden über den Düsenbalken 2 eine Mehrzahl von Fluidströme 6 erzeugt, die im wesentlichen senkrecht auf die Vliesbahn 3 auftreffen und das Fasermateri- al der Vliesbahn 3 durchdringen. Hierbei treten Verwirbelungen und Verschlingungen der einzelnen Faserstränge auf, die den Zusammenhalt der Fasern verbessern und somit zur einer Erhöhung der Zugfestigkeit der Vliesbahn 3 fuhren. Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Zugfestigkeit in Längsrichtung, die auch als Maschinenrichtung (MD) bezeichnet, wird und in Querrichtung, die auch als CD-Richtung bezeichnet wird, zu erhalten, wird der Düsenbalken 2 mit einer Amplitude hin- und hergeführt, so dass die Fluidströme 6 in der Vliesbahn 3 jeweils eine zick-zack-förmige Strukturlinie 10 erzeugen. Die Vliesbahn 3 erhält eine linienförmige Oberflächenstruktur, bei welcher eine Mehrzahl von zick-zack- förmigen Strukturlinien 10 parallel nebeneinander verlaufen.

In Fig. 2 ist schematisch eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Vlies dargestellt, das mit dem in Fig. 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel herstellbar ist. Das Vlies ist in Fig. 2 in einer Draufsicht schematisch in einem Ausschnitt gezeigt.

An einer Oberfläche weist das Vlies 3 ein linienförmige Oberflächenstruktur auf. Die Oberflächenstruktur wird durch eine Mehrzahl parallel verlaufender Strukturlinien 10 gebildet. Der Flächenanteil der Strukturlinien 10 in dem Vlies bilden einen verfestigten Flächenanteil innerhalb des Vlieses. Die Bereiche außerhalb der Strukturlinien 10 stellen die offene Fläche 11 innerhalb des Vlieses dar. Um ein Mindestanteil der offenen Fläche 11 im Verhältnis zur Gesamtfläche von 50% vorzugsweise 70 % zu erhalten, sind die Strukturlinien 10 mit Abstand zueinander in dem Vlies enthalten, wobei bei der Herstellung der Verfestigung die Amplitude zur Hin- und Herbewegung der Fluidströme so gewählt ist, dass die durch die benachbarten Fluidströme erzeugten Treffpunkte in der Vliesbahn eine gedachte Trennlinie in MD-Richtung nicht kreuzen. Die Maschineneinrichtung MD und die Querrichtung CD sind durch Pfeile in der Fig. 2 gekennzeichnet. Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungs- gemäßen Vorrichtung wird zu den Figuren 3 und 4 Bezug genommen. In Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer Unterseite eines Düsenbalkens und in Fig. 4 ein Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Vliesbahn gezeigt.

Der in Fig. 3 gezeigte Düsenbalken 2 weist auf seiner Unterseite eine Vielzahl nebeneinander in einer Reihe angeordnete Düsenöffnung 8 auf. Die Düsenöffnun- gen 8 sind mit einem Abstand B zueinander an dem Düsenbalken 2 eingebracht. Jeder der Düsenöffnungen 8 ist mit einer Druckkammer verbunden, in welcher ein Fluid vorzugsweise ein Wasser unter einem Hochdruck gehalten wird, so dass aus jedem der Düsenöfmungen 8 ein säulenförmiger Fluidstrom erzeugt wird. Die Düsenöffnungen 8 weisen einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm auf. Die Fluidströme werden in Abhängigkeit von den Lochdurchmessern der Düsenöfmungen 8 und der Materialdicke der Vliesbahn durch ein Druckgefälle im Bereich von 30 bar bis max. 600 bar erzeugt.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, führt jeder der Fluidströme 6 zu einer Strukturlinie 10 in der Vliesbahn 3. In Fig. 4 sind drei nebeneinander benachbarte Fluidströme 6 gezeigt. Zur Verfestigung der Vliesbahn 3 wird der Düsenbalken 2 mit einer Amplitude im wesentlichen quer zur Laufrichtung der Vliesbahn hin- und hergeführt. Die Amplitude ist in Fig. 4 mit dem Kennbuchstaben A bezeichnet, wobei die Fluidströme 6 aus einer neutralen Lage mit der Amplitude A hin- und herbewegt werden, so dass die gesamte Bewegungsstrecke gleich der doppelten Ampli- tude ist. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Fluidströmen 6 ist mit dem Kennbuchstaben B gekennzeichnet. Um die Charakteristik eines voluminösen Vlieses mit einer relativ großen offenen Fläche zu erhalten, ist die Amplitude A der Hin- und Herbewegung des Düsenbalkens 2 derart eingestellt, dass die benachbarten Strukturlinien 10 eine gedachte Trennlinie 15 nicht kreuzen. Hierzu ist die Amplitude A auf einen Wert eingestellt, der den halben Abstand B zwischen benachbarten Düsenöfmungen 8 nicht übersteigt. Somit gilt: A<B/2

Der Abstand benachbarter Düsenöffimngen B liegt in einem Bereich von 1 mm bis 10 mm. Daraus folgt eine Einstellung der Amplitude zum Hin- und Herbewegen des Düsenbalkens im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Bevorzugt werden jedoch größere Abstände B mit kleineren Amplituden A kombiniert.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vliesbahn im Ausschnitt einer Draufsicht gezeigt. Die Oberflächenstruktur in der Vliesbahn 3 wird dabei durch zwei separat geführte Düsenbalken 2.1 und 2.2 mit jeweils einer Reihe von Dü- senöffhungen 8. Die Düsenöffhungen 8 an den Düsenbalken 2.1 und 2.2 sind versetzt zueinander angeordnet und erzeugen jeweils einen Fluidstrom 6, der auf der Oberfläche der Vliesbahn 3 im Auftreffpunkt zu einer Strukturlinie 10 führt. Die Strukturlinien 10 der Fluidsträme 6 sind zick-zack-förmig, wobei die Fluidströme 6 mit einer Amplitude hin- und hergeführt werden, die kleiner ist als der Abstand zwischen zwei Düsenöffhungen einer Reihe. Die Düsenbalken 2.1 und 2.2 bewegen sich im wesentlichen gegensinnig, so dass die Strukturlinien 10 in der Vliesbahn 3 zu einem Rautenmuster führen. Hierbei treten jedoch keine Kreuzungs- punkte zwischen den Strukturlinien 10 auf.

Die in der Vliesbahn erzeugte Oberflächenstruktur setzt sich im wesentlichen durch geneigte Strukturlinien 10 zusammen, die schräg zu Maschinenrichtung (MD) verlaufen. Der Grad der Neigung der Strukturlinien 10 ist dabei abhängig von dem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Laufgeschwindigkeit der Vliesbahn 3 und der Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens 2. Hierbei lassen sich grundsätzlich zwei Verfahrensvarianten zur Erzeugung der Strukturlinien 10 innerhalb der Vliesbahn 3 unterscheiden. In Fig. 6 sind hierzu schematisch die Geschwindigkeitsvektoren V_D und V_B eingezeichnet. Im Bezug zu dem Ausfüh- rungsbeispiel nach Fig. 1 bezeichnet der Kennbuchstabe V_D die Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens 2. Die Laufgeschwindigkeit der Vliesbahn 3 wird hierbei durch den Kennbuchstaben VB gekennzeichnet, der für die Bandgeschwindigkeit des Siebbandes 4 steht.

In einem ersten Fall, der in Fig. 6 in der linken Bildhälfte gezeigt ist, wird eine Bandgeschwindigkeit an dem Siebband 4 eingestellt, die höher ist als die quer gerichtete Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens 2. Der Geschwindigkeitsvektor V_D und der Geschwindigkeitsvektor VB stehen orthogonal zueinander, wobei die Länge des Vektors V_B überwiegt. Die mit dieser Einstellung erzeugte Strukturlinie 10 in der Vliesbahn 3 ist durch die Verbindungslinie der beiden Vek- torenden gekennzeichnet. Hierbei stellt sich zwischen der Maschinenrichtung MD der Vliesbahn 3 und der Strukturlinien 10 ein Neigungswinkel α ein, der <45° ist.

Um eine flachere Strukturlinie zur Verfestigung der Vliesbahn zu erzeugen, wird die Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens 2 erhöht oder die Bandgeschwin- digkeit des Siebbandes 4 reduziert. In diesen Fällen überwiegt der Geschwindigkeitsvektor VD, SO dass die Verbindungslinie zwischen den Endpunkten der Geschwindigkeitsvektoren V_D und V_B ZU einer flach verlaufenden Strukturlinie führt, die in einem Neigungswinkel auftritt, der >45° ist. Somit lässt sich durch Einstellung der Bandgeschwindigkeit oder der Führungsgeschwindigkeit des Düsenbal- kens Strukturlinien zur Verfestigung des Vlieses schaffen, die sowohl die Festigkeit in Maschinenrichtung MD als auch die Festigkeit in Querrichtung CD in dem Vlies beeinflussen. Grundsätzlich führen dabei Strukturlinien in einem Winkelbereich von >45° zu einer höheren Festigkeit.

Für den Fall, dass die durch die Oberflächenstruktur definierten verfestigten Flächenbereiche eine Größenordnung von bis zu 50 % erhalten sollen, lässt sich das Linienmuster der Oberflächenstruktur bevorzugt durch mehrreihige im kurzen Abstand versetzt zueinander angeordnete Düsenöffnungen innerhalb eines Düsenbalkens realisieren. In Fig. 7 ist die Unterseite eines Düsenbalkens 2 gezeigt. Hierbei weist der Düsenbalken 2 eng benachbarte Reihen von Düsenöffnungen 8 auf, die einen derartigen versetzten Abstand zueinander halten, dass die durch die Düsenöffiiungen 8 erzeugten Fluidströme sich berühren und eine breitbandige Strukturlinie erzeugen. Durch hinzufügen weiterer Düsenöffiiungen lassen sich somit breitbandige Linienmuster erzeugen.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausfuhrungsbeispiel besitzt als Führungsmittel 1 zur Bewegung einer Vliesbahn 3 eine Sieb walze 13. Die Sieb walze 13 ist über einen hier nicht dargestellten Antrieb mit einer vorbestimmten Umfangsge- schwindigkeit angetrieben, so dass eine über ein Teilumfang der Siebwalze 13 anliegend geführtes Vliesband 3 mit einer Laufgeschwindigkeit geführt wird. Zur Führung der Vliesbahn 3 ist in einem Auslaufbereich eine Auflaufwalze 12 und in einem Ablaufbereich eine Ablaufwalze 14 vorgesehen. Zwischen der Auflaufwalze 12 und der Ablaufwalze 14 ist der Sieb walze 13 ein Düsenbalken 3 zugeordnet, der mit kurzem Abstand oberhalb der Siebwalze 13 gehalten ist. Der Düsenbalken 2 weist auf seiner Unterseite zwei Reihen von Düsenöffiiungen auf, durch welche eine Mehrzahl von Fluidströme 6 erzeugt werden. Hierzu ist der Düsenbalken 2 über einen Fluidzulauf 7 mit einer Fluidquelle verbunden. Die Siebwalze 13 weist einen fluiddurchlässigen Mantel auf, so dass das durch die Düsenöffiiungen des Düsenbalkens 2 erzeugten Fluidströme die Vliesbahn 3 durchdringen. Zur Erzeugung eines Linienmusters mit zick-zack-fδrmiger Strukturlinien wird der Düsenbalken 2 oszillierend hin- und hergeführt. Die Funktion zur Verfestigung der am Umfang der Siebwalze 13 geführten Vliesbahn 3 ist dabei identisch zu den vorgenannten Ausfuhrungsbeispielen, so dass an dieser Stelle Bezug genommen wird zu der vorhergehenden Beschreibung und keine weiteren Erläuterungen folgen.

Das in Fig. 1 und Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bevorzugt mit einem flüssigen Fluid beispielsweise einem Wasser betrieben. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit ein gasförmiges Fluid zur Verwirbelung und Verfestigung der einzelnen Fasern in dem Vlies zu verwenden. Dabei wird die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungs- gemäße Verfahren bevorzugt dazu eingesetzt, um Vliese herzustellen, bei welchen die Oberflächenstruktur einen verfestigten Flächenanteil bildet, der im Bereich von 5 % bis max. 50 % der Gesamtoberfläche liegt. Damit lassen sich voluminöse Vliese für ein breites Anwendungsfeld herstellen. So sind die offenen Flächenan- teile des Vlieses besonders geeignet, um Zusatzmittel wie beispielsweise Bindemittel oder Imprägnierungen oder um einfache Lufteinlagerungen zu bilden. Zudem wird durch die zick-zack-förmige Obeflächenstruktur ohne Kreuzpunkte der Strukturlinie eine vergleichmäßigte Festigkeit sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung erreicht. Unregelmäßigkeiten in den Oberflächenstrukturen werden vermieden. Im Vergleich zu herkömmlichen gradlinigen Linienmustern kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gleichwertige Festigkeit bei einer 30 %igen reduzierten Liniendichte erreicht werden. Somit können die Anzahl der Düsenöffnungen im Verhältnis zu der Breite der Vliesbahn reduziert werden, so dass erhebliche Einsparungen an Energie und Fluid möglich sind. In einem Ausführungsbeispiel wurde eine Vliesbahn durch einen Düsenbalken verfestigt, der eine Mehrzahl von Düsenöffnungen mit einem Durchmesser von 0,12 mm aufweist. Die Düsenöffnungen hatten einen Abstand von 10 mm zueinander. Der Düsenbalken wurde mit einer Frequenz von 75 Hz und einer Amplitude von 2,5 mm hin- und hergeführt. Das damit verfestigte Vlies hatte eine offene Fläche von <80 %, wobei die verfestigten Flächenanteile sich in Form von zick-zack- förmigen Strukturlinien gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Vlieses erstreckt.

Bezugszeichenliste

1 Führungsmittel

2 Düsenbalken

3 Vliesbahn

4 Siebband

5 Bandantrieb

6 Fluidstrom

7 Fluidzulauf

8 Düsenöffiiung

9 Antrieb

10 Strukturlinie

11 offene Fläche

12 Auflaufwalze

13 Siebwalze

14 Ablaufwalze

15 Trennlinie

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verfestigen einer laufenden Vliesbahn, bei welchem eine Mehrzahl von Fluidströmen erzeugt werden, die in einer Reihenanordnung quer zu der Laufrichtung der Vliesbahn mit einer Amplitude hin- und hergeführt werden, im wesentlichen senkrecht auf die Vliesbahn auftreffen und das Fasermaterial der Vliesbahn durchdringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude zur Hin- und Herbewegung der Fluidströme so gewählt ist, dass die durch benachbarte Fluidströme erzeugten Treffpunkte in der

Vliesbahn eine gedachte Trennlinie in Laufrichtung nicht kreuzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Herbewegung der Fluidströme mit einer Führungsgeschwindigkeit ausge- führt wird, die kleiner ist als eine Laufgeschwindigkeit der Vliesbahn.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Herbewegung der Fluidströme mit einer Führungsgeschwindigkeit ausgeführt wird, die größer ist als eine Laufgeschwindigkeit der Vliesbahn.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidströme durch Wasserstrahlen gebildet werden, die mit einem Druckgefälle im Bereich von 30 bar bis 600 bar durch eine Mehrzahl von Düsenöfmungen mit einem Lochdurchmesser im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahlen durch mehrere Reihen von versetzt zueinander angeordneten Düsenbohrungen erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihen von Düsenbohrungen unabhängig voneinander hin- und herbewegt werden, wobei die Amplituden derart gewählt sind, dass sich die Treffpunkte in der Vliesbahn nicht kreuzen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Führungsmittel (1) zur Führung einer Vliesbahn (3) und mit einem beweglichen Düsenbalken (2) oberhalb des Führungsmittels (1), welcher Düsenbalken (2) eine Mehrzahl in einer Reihe nebeneinander ange- ordneten Düsenöffnungen (8) aufweist, die sich im wesentlichen quer zu der geführten Vliesbahn (3) erstrecken und mit einer Fluidquelle (7) verbunden sind, und welcher Düsenbalken (2) durch einen Antrieb (9) quer zur Vliesbahn (3) mit einer Amplitude (A) hin- und herführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A) der Hin- und Herbewegung des Düsenbal- kens (2) kleiner ist als der halbe Abstand (B) zwischen zwei in der Reihe benachbarten Düsenöffnungen (8).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel (1) durch ein angetriebenes Siebband (4) oder eine angetriebene Siebwalze (13) gebildet ist und dass dem Führungsmittel (1) ein steuerbarer

Antrieb (5) zur Einstellung einer Bahngeschwindigkeit der Vliesbahn (3) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandge- schwindigkeit des Siebbandes (4) oder die Walzenumfangsgeschwindigkeit der Siebwalze (13) größer ist als eine Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens (2).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandge- schwindigkeit des Siebbandes (4) oder die Walzenumfangsgeschwindigkeit der Siebwalze (13) kleiner ist als eine Führungsgeschwindigkeit des Düsenbalkens (2).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Düsenöffhungen (8) zwischen sich jeweils einen Abstand (B) im Bereich von 1 mm bis 10 mm einschließen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöfmungen (8) einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm aufweisen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidquelle ein Wasser bereitstellt, das in einer mit den Düsenöff- nungen (8) verbindbaren Druckkammer des Düsenbalkens (2) auf einen Betriebsdruck im Bereich von 30 bar bis 600 bar gehalten ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Düsenöfmungen (8) in mehreren Reihen an einem Dü- senbalken (2) oder an mehreren Düsenbalken (2.1, 2.2) verteilt sind und dass die Düsenöfmungen (8) benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sind.

15. Vlies bestehend aus einer Vielzahl von schmelzgesponnen Fasern, das an der Oberfläche eine durch Fluidverfestigung erzeugte Oberflächenstruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur durch ein Linienmuster mit zick-zack-formigen Strukturlinien (10) gebildet ist, wobei die Strukturlinien keine Kreuzungspunkte aufweisen.

6. Vlies gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur einen verfestigten Flächenanteil bildet, der im Bereich von 5 % bis 50 % der Gesamtoberfläche liegt.