EP3450604A1 - Verfahren zur bildung eines profilierten, verfestigten vliesprodukts - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a process for forming a profiled, consolidated nonwoven product.
- nonwoven product having a predetermined uneven transverse profile and / or longitudinal profile.
- An application example is the production of elements of the interior lining for motor vehicles.
- a delivery device for feeding dissolved fibers to a transport device having a plurality of horizontally juxtaposed feed segments.
- Each feeder segment is associated with a separately controllable feed roller, which feeds the respective fiber base material, which subsequently sweptd dissolved by means of a ⁇ ffnerwalze to individual fibers or fiber flakes and scattered onto the transport device.
- a profiled nonwoven web can be produced by different control of the feed rollers in the Zustorysegmenten, which can then be subjected to a solidification process, for example by needling.
- the present invention has for its object to provide a method for forming a profiled, consolidated nonwoven product, with which a nonwoven product with a high stability in both the longitudinal and in the transverse direction of the nonwoven product is ensured and with the soft transitions between different high areas of the produced solidified nonwoven product can be achieved.
- cover fleece By supplying the cover fleece, a basic strength is added to the profiled fiber aggregate.
- the cover fleece may already soften any sudden transitions between differently high fiber mass sections of the profile prior to solidification.
- the cover fleece also provides the advantage of avoiding blowing of fibers from the profiled fiber accumulation.
- a base fleece is also supplied to form the profiled fleece, on which the profiled fiber accumulation is deposited so that the profiled fleece has a sandwich of base fleece, profiled fiber accumulation and cover fleece.
- the profiled fiber accumulation is formed by previously forming a profiled nonwoven intermediate and dissolving the nonwoven intermediate in a dissolving unit. As a result, intimate fiber bridges are generated in all directions already in the profiled fiber collection.
- the dissolving unit thereby comprises at least one toothed or pin-type opening roller which scatters the dissolved fibers or fiber flakes of the nonwoven intermediate product as a profiled fiber accumulation onto the base fleece or onto a conveying device.
- Such an opening roller preferably has a speed of at least 200 rpm, preferably at least 500 rpm, preferably at least 1000 rpm, more preferably at least 2000 rpm, even more preferably at least 3,000 revolutions / min. This ensures complete dissolution of the nonwoven intermediate into individual fibers or fiber flakes.
- the conveying device is preferably designed as a sieve belt with suction.
- the profiled fiber accumulation can be formed by a feed device with a plurality of horizontally juxtaposed feed segments.
- the feed device preferably has a plurality of individually controllable, driven feed rollers and at least one cooperating with the feed rollers driven ⁇ ffnerwalze, wherein each feed segment is assigned its own feed roller.
- each draw-in roller is fed with its own roving or its own fiber fleece strip. This increases the accuracy in the formation of the profiled fiber accumulation.
- the solidification of the profiled nonwoven by needling preferably in a double needle machine. Needling is preferably carried out in a needle machine, in which the needle bar follows a substantially elliptical path during needling. As a result, braking effects are avoided in the solidified nonwoven product.
- the strength of the profiled nonwoven and thus also of the profiled, consolidated nonwoven product can be increased even further by preconsolidating the nonwoven covering and optionally also the base nonwoven.
- the term “fleece” is intended to include all possible accumulations of fibers or fiber flakes, including fiber flake mats and flores.
- the term “nonwoven intermediate” also includes discontinuous fiber aggregates.
- the nonwoven intermediate or profiled fiber aggregate may be formed by spaced apart nonwoven strips.
- a profiled nonwoven intermediate product 78 is formed on a transport device 10, which is preferably moved continuously in the transport direction T.
- the transport device 10 can be designed as a conveyor belt and preferably as a vacuumed screen belt.
- the speed of the transport device 10 is preferably in the range of 0.2 to 20 m / min, more preferably in the range of 0.5 to 10 m / min.
- the profiled nonwoven intermediate product 78 can be profiled as desired both transversely to the transport direction T and in the transport direction T.
- the profiling of the fleece intermediate product 78 is merely indicated by a schematically represented step shape.
- the feed device 22 which preferably has a plurality of horizontally juxtaposed feed segments 23 (see FIG Fig. 2 ), different amounts of fibers or fiber flakes per feed segment 23 selectively fed to the transport device 10. Details of the feeder 22 will be described below with reference to FIG Fig. 2 to 4 described.
- a measuring device 14 can measure the basis weight of the formed nonwoven intermediate product 78 over its transverse to the transport direction T extending width, so as to determine the transverse profile and due to the movement of the transport device 10 and the longitudinal profile of the formed nonwoven intermediate product 78.
- the measuring device 14 preferably comprises a plurality of measuring segments transversely to the transport direction T of the transport device 10, and a separate measurement is carried out in each measuring segment. In this way, the profile can be determined two-dimensionally, ie in the longitudinal and in the transverse direction.
- the width of such a measuring segment is between 5 and 100 mm, preferably between 15 and 50 mm, more preferably between 20 and 25 mm.
- a belt scale can be used.
- the measuring device 14 may be designed in the form of a mechanical measuring device. It is also possible to design the measuring device 14 as a radiometric measuring device. In this case, either in each measurement segment is a radiometric Measuring probe arranged which determines the basis weight of the nonwoven intermediate product 78 in the respective measuring segment by radiometric measurements, or it is provided a single radiometric measuring probe which is movable across the width of the nonwoven intermediate product 78 and continuously or at certain measuring distances, the basis weight of the nonwoven Intermediate product 78. Likewise, a combined use of both a radiometric and a mechanical measuring device 14 is possible.
- the results of the measuring device 14 are communicated to a controller 20 which controls the feeding device 22 based on the results of the measuring device 14 to provide the desired non-uniform cross-sectional and / or longitudinal profile of the nonwoven intermediate product 78.
- the profiled nonwoven intermediate product 78 is subsequently fed to a dissolving unit 40, which dissolves the profiled nonwoven intermediate product 78 into fibers or fiber flakes.
- the disintegration unit 40 comprises at least one toothed or stylized disengaging roller 42, preferably as a turbo roller with a speed of at least 200 revolutions / min, preferably at least 500 revolutions / min, more preferably at least 1,000 revolutions / min, more preferably at least 2,000 revolutions / min, more preferably at least 3,000 revolutions / min is configured.
- the opening roller 42 is preferably formed throughout the entire width of the profiled nonwoven intermediate product 78, but may also consist of several juxtaposed segments.
- the rotational speed of the opening roller 42 is at least 200 m / min, preferably at least 500 m / min, more preferably at least 1000 m / min , and more preferably at least 2,000 m / min.
- the dissolution unit 40 comprises at least one feed roller 43, which serves for conveying the incoming profiled nonwoven intermediate product 78 toward the opening roller 42.
- the feed roller 43 and the opening roller 42 have an opposite direction of rotation.
- exactly one feed roller 43 is present, which extends over the entire width of the profiled nonwoven intermediate product 78.
- a plurality of feed rollers 43 may be arranged side by side, which may be driven together or separately.
- a trough 44 supports the targeted feeding of the profiled nonwoven intermediate product 78 by the feed roller 43.
- the trough 44 is formed as an overhead trough, but it can also be arranged below the feed roller 43.
- the feed roller 43 preferably runs at the same speed as the transport device 10. In the transition between the transport device 10 and the feed roller 43, an auxiliary roller 45 may be arranged.
- the fibers or fiber flakes dissolved by the dissolution unit 40 are sprinkled as a profiled fiber accumulation 50 onto a base fleece 66, which is transported below the dissolving unit 40 on a conveying device 16 in a conveying direction F.
- the base fabric 66 is preferably provided on a base web roll 68 in the form of a roll and is withdrawn therefrom in the direction of the dissolution unit 40.
- the conveying direction F and the transporting direction T are preferably identical, but may also be different.
- the speed of the unrolling of the base web 66 preferably corresponds to the speed of the conveying device 16.
- the conveying device 16 is preferably designed as a sieve belt, which is equipped with a lower suction 70.
- the sub-suction 70 must be present in the area of the feed point of the fibers or fiber flakes supplied by the dissolving unit 40, but is preferably present along the entire conveying path of the conveying device 16 in order to ensure a safe transport of the fiber masses without blow-ups.
- a cover fleece 72 is additionally laid from above onto the fibers or fiber flakes dissolved and supplied by the dissolving unit 40.
- the cover fleece 72 is in turn preferably mounted in the form of a roll on a Abdeckvliesabrollung 74 and from there in the conveying direction F deducted.
- the speed of the unwinding of the cover fleece 72 preferably corresponds to the conveying speed of the conveying device 16.
- the formed profiled nonwoven 80 can be measured by a measuring unit 84.
- the measuring unit 84 is preferably designed as previously described with respect to the measuring device 14.
- the results of the measuring unit 84 are preferably transferred to the control or regulating device 20.
- the profiled nonwoven 80 is solidified in a solidifying device 88, whereby a profiled, consolidated nonwoven product 90 is produced.
- the solidification device 88 is preferably designed as a needle machine, more preferably as a double needle machine. Usually, such a solidification device 88 has a feed roller pair 92 and a take-off roller pair 93.
- the profiled, consolidated nonwoven product 90 formed during solidification can then be wound up again into a roll 86, for example by means of a circumferential winder 94.
- the solidification device 88 it is also possible for the solidification device 88 to apply thermal consolidation. Likewise, a chemical impregnation with subsequent drying would be conceivable. In addition to the described winding of the final product, it is also possible to cut the profiled, consolidated nonwoven product 90 in a punch into individual parts. It is likewise conceivable to supply the profiled, consolidated nonwoven product 90 to a thermoforming device.
- an additional fleece (not shown) can also be laid from above onto the fibers or fiber flakes supplied by the feeder 22 in order to form the nonwoven intermediate product 78.
- the feed unit 22 can apply the fibers to an initial nonwoven 12 (see FIG Fig. 2 ) and thus form the profiled nonwoven intermediate product 78.
- the fiber material can also be sprinkled directly onto the conveyor device 16.
- the profiled nonwoven intermediate product 78 can be formed solely by shearing or feeding fibers or fiber flakes in a 3D profile onto a transport device 10.
- the profiled nonwoven intermediate product 78 can be formed by feeding fibers or fiber ribs in a 3D profile an already existing starting fleece 12. In both cases mentioned above, in each case additionally an additional fleece can be deposited from above onto the profiled fiber accumulation.
- the profiled nonwoven intermediate product 78 may also be formed by feeding fibers or fiber flakes in a feeder 22 which uniformly feeds fibers or fiber flakes, and by later selectively removing (eg, evacuating) fibers or fluff at particular locations to create the profile fiber extraction.
- the profiled nonwoven 80 it is initially possible to directly dissolve the profiled nonwoven intermediate product 78 as a profiled fiber accumulation 50 onto a conveying device 16.
- the exists in Fig. 1 shown possibility to deposit the dissolved in the dissolving unit 40 fibers or fiber flakes of the profiled nonwoven intermediate product 78 on a base fabric 66.
- the profiled fiber aggregate 50 is covered from above by a cover fleece 72, to finally obtain the profiled fleece 80.
- the nonwoven intermediate product 78, the base nonwoven 66 and / or the cover fleece 72 may differ from each other in terms of material properties, thickness, staple lengths, etc. By selecting them, the profiled nonwoven 80 can be assigned specifically specific properties.
- nonwoven intermediate product 78 may already consist of different layers, which then mix with each other during the dissolution process in the dissolution unit 40.
- a constructive embodiment of the alternative is shown, in which the feeder 22 deposits fibers or fiber flakes onto an already supplied starting fleece 12.
- a fiber flake feeder 2 for producing the output fleece 12 (here in the form of a fiber flake mat) is provided in front of the feed device 22.
- the Faserflockenspeiser 2 can be configured in any commercial variant and has in the example shown at the lower end on the width of the transport device 10 extending discharge roller 48.
- the transport device 10 moves the output web produced 12 to the feeder 22.
- the feeder 22 is in the case of Fig. 2 also designed as a fiber flake feeder.
- This Faserflockenspeiser can be any commercially available Faserflockenspeiser, but has at its lower end a plurality of transverse to the transport direction T and horizontally juxtaposed Zustorysegmente 23, which are controlled separately.
- Each feed segment 23 is assigned one of a plurality of discharge metering rollers 52 arranged side by side over the width of the output web 12, which can be controlled separately from one another.
- the width of the feed segments 23, which essentially corresponds to the width of the discharge metering rollers 52, is preferably between 5 mm and 100 mm, more preferably between 15 and 50 mm, even more preferably between 20 and 25 mm.
- the filling of the feeder device 22 with fiber flake material takes place via a feed tube 54, which, as in the illustrated example, as well as the feed tube 58 of the fiber flake feeder 2, can branch off from a main feed line 60.
- An alternate flap 56 may provide for switching between the two feed tubes 54, 58.
- the two feed tubes 54, 58 but also be filled via separate ways with fiber flake material.
- the discharge dosing rollers 52 now give - possibly also on the basis of the measurement results of the measuring device 14 (FIG. Fig. 1 ) and / or the measuring unit 84 ( Fig. 1 ) - each fiber flake material at the desired locations of the starting mat 12 from to form a fiber mass profile.
- Each Austragsdosierwalze 52 is for this purpose connected to its own servo motor 62.
- any desired profiling of the nonwoven intermediate product 78 is selectively generated.
- the respective Zuzhousegmente 23 of the feeder 22 are also arranged transversely to the transport direction T side by side and thus not visible in the side view of the drawing.
- Each feed segment 23 is associated with a dispenser 24 for storing and dispensing a roving 26 or a nonwoven strip.
- the dispensing device 24 is designed as a coil, but it can also be designed as a spinning can or the like.
- the roving 26 or the nonwoven strip extends from the dispenser 24, for example, to a preferably rubberized storage roller 28 which extends transversely to the transport direction T and horizontally preferably across all feed segments 23 and one turn of each of the dispenser 24 provided roving 26 or each non-woven strip wound side by side around the storage roller 28.
- the storage roller 28 is driven in a rotational direction (see the corresponding arrow in the drawing), preferably by means of a servomotor 30 and also preferred continuously at a relatively slow speed. In certain embodiments, the storage roller 28 may also be omitted.
- a one-piece storage roller 28 which simultaneously receives the different strands of the roving 26 and the nonwoven strip of all feed segments side by side. Likewise, however, there may be a separate storage roller per feed segment.
- Each feed segment 23 is also associated with a driven with a servo motor 34, also in the same direction of rotation rotating feed roller 32 assigned.
- the feed roller 32 pulls the respective provided by the associated dispenser 24 roving 26 or the nonwoven strip, either with the interposition of the storage roller 28 or directly.
- each feed segment 23 has its own feed roller 32, only one feed roller 32 can be seen due to the series arrangement in the drawing.
- Each feed roller 32 preferably has a clothing with respect to the direction of rotation rearwardly projecting teeth.
- a particular advantage of the interposition of the storage roller 28 is that the storage roller 28 slips under those fiber ends 26 or non-woven fabric strips, which are only loosely wound around them. This applies accordingly to all Zupublishedsegmente in which the feed roller 32 is not driven at all or slower than the storage roller 28. Only when a feed roller 32 runs faster than the storage roller 28, the corresponding winding of the roving 26 or the nonwoven strip to the Storage roller 28 pulled tight and retracted the material accordingly.
- the feed rollers 32 may have all possible speed profiles, including a plateau profile (e.g., in the form of a truncated pyramid) with equal but different length plateaus, depending on the desired output of fiber material.
- a plateau profile e.g., in the form of a truncated pyramid
- the co-moving from the feed rollers 32 roving 26 or the nonwoven strip is preferably transported by means of a trough 33 to a ⁇ ffnerwalze 36, which is preferably integrally formed and transversely to the transport direction T and horizontal over all feed segments 23 extends. Likewise, however, a separate ⁇ ffnerwalze per feed segment 23 may be present.
- the opener roller 36 is driven in the same direction as the feed rollers 32 in the example shown.
- the opener roller 36 preferably has a set of teeth projecting forward with respect to the direction of rotation, thereby opening the twisted or compressed fiber flake material of the roving 26 or the nonwoven strip particularly well. so that loose fiber flakes or even fine fibers are peeled off. These fall into a corresponding discharge chute 38 and from there guided on the transport device 10. It can also be several discharge shafts 38 are provided side by side for the different ZuSciencesegmente.
- the centers of the feed rollers 32 and the ⁇ ffnerwalze 36 are arranged on a horizontal line. In addition to the arrangement shown but are still many design options.
- Fig. 4 an enlarged view of an alternative embodiment of the feeder 22.
- a plurality of horizontally juxtaposed feed rollers 32 are provided, which can be controlled individually and each separately with fiber material (not shown) are fed.
- the fiber material conveyed by the feed rollers 32 is supplied to the opener roller 36 by means of a trough 33, which is designed here as an overhead trough, which removes the fibers or fiber flakes from the fiber material.
- a trough 33 which is designed here as an overhead trough, which removes the fibers or fiber flakes from the fiber material.
- a fan 35 may be disposed above the nip to selectively convey the fibers or flocks liberated from the opener roller 36 in the discharge chute 38 downwardly.
- a discharge roller 37 is arranged in the illustrated embodiment, which is preferably formed as a suction-suctioned screen roller. But the discharge roller 37 may also be formed only as a screen roller, without Schusaugung. A roll with a perforated roll shell or a smooth roll are also conceivable as the discharge roll 37.
- a plurality of pedal depressions 39 prestressed by spring force in the direction of the discharge roller 37 are preferably provided for guiding the fibers or fiber flakes between the pedal troughs and the discharge roller 37.
- one pedal depression 39 per delivery segment 23 is provided, and each of the pedal depression 39 is individually deflectable. Due to the movable pedal troughs 39 and the rear suction of the discharge roller 37, a particularly targeted feeding of the individual fiber masses into the individual feed segments 23 succeeds.
- the pedal troughs 39 can also be biased pneumatically or otherwise in the direction of the discharge roller 37.
- the feed device 22 would preferably have to be movable across the width of the transport device 10.
- Fig. 5 is a schematic representation of a section of a special plant, which is useful in the formation of a profiled web 80.
- a pile is produced, which is laid in a first nonwoven layer 104 to form a starting nonwoven 12.
- a 3D profile of fibers is subsequently supplied to the initial nonwoven 12 thus formed in a feed device 22.
- An additional fleece (or cover fleece) is laid down from above on this fiber accumulation by means of a second fleece layer 108, which is fed by a second carding 106, so as to produce the profiled fleece intermediate product 78.
- This nonwoven intermediate product 78 is then fed to a dissolution unit 40 as described above.
- the supply of a supplied after the dissolving unit 40 base web 66 can be done by means of a nonwoven layer, and also the possible supply of a Abdeckvlieses 72 after the dissolving unit 40 can be done by means of a nonwoven layer.
- FIG. 12 is a schematic illustration of a portion of a plant useful in forming the profiled, consolidated nonwoven product 90.
- the fibers and fiber flakes dissolved by the dissolution unit 40 are first transported on a conveyor 16. Now takes place by means of a side of the conveyor arranged Vornadelmaschine 110, the supply of a pre-needle punched ground fabric 66 to which the profiled fiber accumulation is filed. Finally, a second pre-needle-punched nonwoven is supplied as cover fleece 72 from above, so that ultimately a profiled nonwoven 80 in sandwich form is formed, which is fed to a solidification device 88.
- the pre-needlepunched web formed by the pre-needling machine 110 is cut once in half to thereby form the base web 66 and the cover web 72.
- the supply of the pre-needle punched ground fleece 66 and the pre-needle punched cover fleece 72 then takes place "around a corner" by guiding the base fleece 66 or the cover fleece 72 around a 90-degree curve.
- the starting fleece 12 or the additional fleece which can be supplied from above in front of the dissolving unit 40, as a pre-needle-punched fleece.
- Fig. 7 a possible embodiment of the dissolution unit 40 is shown.
- the nonwoven intermediate product 78 conveyed by the feed roller 43 is supplied to the opening roller 42 by means of a depression 63, which is designed here as an overhead trough, which dissolves out the fibers or fiber flakes from the nonwoven intermediate product 78.
- Feed roller 43 and opening roller 42 here have a same direction of rotation. But this can also be different.
- the opening roller 42 carries the dissolved fiber material in the illustrated example case (for example with the aid of another overhead trough).
- a blower 64 may be disposed on the side of the opening roller 42 opposite the feed roller 43 to selectively convey the dissolved or fiberized flocks transported by the opening roller 42 in a discharge chute 65 downwardly. If there is no fan 64, the fibers or fiber flakes fall into the discharge chute 65.
- a discharge roller 67 is arranged in the illustrated embodiment, which is preferably formed as a suctioned behind screen roller. But the discharge roller 67 may also be formed only as a screen roller, without Schusaugung. A roll with a perforated roll shell or a smooth roll are conceivable as a discharge roller 67.
- a wall 69 is provided for guiding the fibers or fiber flakes. It is also possible, similar to in Fig. 4 provide several pedal wells that are individually deflected. When vacuuming the discharge roller 67, a particularly targeted feeding of the dissolved fiber masses succeeds.
- the scattering can take place directly at the transfer point between feed roller 43 and opening roller 42 (not shown).
- the output shaft 65 would be below this nip and the direction of rotation of the opening roller 42 would be reversed.
- the fan 64 could then be located above the nip.
- the problem arises that the needles at thick portions of the profiled web 80 have a longer needle path through the fibrous material and thereby different locations of the fleece more or less needle notches come into engagement. This would thus take place in the area of a thick place a higher compression compared to a thin point. This could be compensated, for example, by the fact that the needles in the needle machine have only one notch which has filled up after a short puncture path and can then ineffectively pass the further path through the fleece without additional densification effects taking place at the thick places.
- double needle machines which are needled from above and from below so that the previously produced profiled nonwoven 80 with its thick places and thin areas can be better passed through the constant distance between the perforated plates. It is preferred if the needle bars of the needle machine pass through an elliptical path of movement and thus do not hinder the fleece during transport in the conveying direction. As a result, braking effects can best be avoided.
- the feeder 22 can be controlled.
- all other relevant machine parameters can also be controlled by the control or regulating device 20, such as, for example, speeds of all components involved in web formation.
- the fiber material dissolved by the dissolution unit 40 has been referred to as a profiled fiber accumulation 50.
- the formation of a profiled fiber aggregate 50 can also be carried out solely by the measures that have hitherto been described for forming the nonwoven intermediate product 78.
- the nonwoven intermediate product 78 is then the profiled fiber accumulation 50, and this profiled fiber accumulation 50 can be further processed as well as the profiled fiber accumulation described so far in the text, i. provided with a cover fleece 72, solidified, optionally provided with a base fabric 66, etc.
- the step of dissolving the nonwoven intermediate 78 then disappears.
Landscapes
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines profilierten, verfestigten Vliesprodukts.
- In bestimmten Anwendungsbereichen der Vliesbildung kann es gewünscht sein, ein Vliesprodukt zu erzeugen, das ein vorbestimmtes ungleichmäßiges Querprofil und/oder Längsprofil aufweist. Ein Anwendungsbeispiel ist die Herstellung von Elementen der Innenauskleidung für Kraftfahrzeuge.
- Zur Herstellung eines profilierten, verfestigten Vliesprodukts wurde beispielsweise in
EP 2 695 976 A1 eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von aufgelösten Fasern auf eine Transportvorrichtung beschrieben, die eine Mehrzahl von horizontal nebeneinander angeordneten Zuführsegmenten aufweist. Jedem Zuführsegment ist eine separat ansteuerbare Einzugswalze zugeordnet, die das jeweilige Fasergrundmaterial einzieht, welches anschlie-ßend mittels einer Öffnerwalze zu einzelnen Fasern oder Faserflocken aufgelöst und auf die Transportvorrichtung abgestreut wird. Auf diese Weise kann durch unterschiedliche Ansteuerung der Einzugswalzen in den Zuführsegmenten eine profilierte Vliesbahn erzeugt werden, die anschließend einem Verfestigungsvorgang, beispielsweise durch Vernadelung, unterzogen werden kann. - Es hat sich herausgestellt, dass bei dieser Art von Profilbildungseinheit in Querrichtung des erzeugten Vlieses keine besonders innige Verbindung durch Faserbrücken entsteht, so dass letztlich Inhomogenitäten und Abweichungen von der gewünschten Fasermassenverteilung entstehen können. Außerdem können die Übergänge zwischen den durch zwei nebeneinander angeordnete Zuführsegmente abgestreuten Faseransammlungen teilweise relativ sprunghaft sein, die auch nach der Verfestigung noch bestehen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bildung eines profilierten, verfestigten Vliesprodukts anzugeben, mit dem ein Vliesprodukt mit einer hohen Stabilität sowohl in Längs- als auch in Querrichtung des Vliesprodukts gewährleistet wird und mit dem weiche Übergänge zwischen unterschiedlich hohen Bereichen des erzeugten verfestigten Vliesprodukts erzielt werden.
- Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Bildung eines profilierten, verfestigten Vliesprodukts folgende Schritte:
- Bilden einer profilierten Faseransammlung;
- Zuführen und Ablegen eines Abdeckvlieses von oben auf die profilierte Faseransammlung zum Bilden eines profilierten Vlieses; und
- Verfestigen des profilierten Vlieses in einer Verfestigungsvorrichtung zur Bildung des profilierten, verfestigten Vliesprodukts.
- Durch die Zuführung des Abdeckvlieses wird der profilierten Faseransammlung eine Grundfestigkeit hinzugefügt. Außerdem werden durch das Abdeckvlies mögliche sprunghafte Übergänge zwischen unterschiedlich hohen Fasermassenabschnitten des Profils vor der Verfestigung bereits aufgeweicht. Schließlich liefert das Abdeckvlies auch den Vorteil, eine Verblasung von Fasern aus der profilierten Faseransammlung zu vermeiden.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung wird zum Bilden des profilierten Vlieses außerdem ein Grundvlies zugeführt, auf dem die profilierte Faseransammlung abgelegt wird, sodass das profilierte Vlies ein Sandwich aus Grundvlies, profilierter Faseransammlung und Abdeckvlies aufweist. Hierdurch wird die Grundfestigkeit des profilierten Vlieses weiter erhöht und die profilierte Faseransammlung ist in der Sandwich-Lage vor Verblasungen optimal geschützt.
- In einer ersten Variante wird die profilierte Faseransammlung durch vorheriges Bilden eines profilierten Vlies-Zwischenprodukts und Auflösen des Vlies-Zwischenprodukts in einer Auflöseeinheit gebildet. Hierdurch werden bereits in der profilierten Faseransammlung innige Faserbrücken in allen Richtungen erzeugt.
- Vorzugsweise weist die Auflöseeinheit dabei mindestens eine mit Zähnen oder Stiften versehene Auflösewalze auf, die die aufgelösten Fasern oder Faserflocken des Vlies-Zwischenprodukts als profilierte Faseransammlung auf das Grundvlies oder auf eine Fördervorrichtung abstreut.
- Eine solche Auflösewalze hat vorzugsweise eine Drehzahl von mindestens 200 Umdrehungen/min, vorzugsweise mindestens 500 Umdrehungen/min, bevorzugt mindestens 1.000 Umdrehungen/min, mehr bevorzugt mindestens 2.000 Umdrehungen/min, noch mehr bevorzugt mindestens 3.000 Umdrehungen/min. Hierdurch wird eine vollständige Auflösung des Vlies-Zwischenprodukts in einzelne Fasern oder Faserflocken gewährleistet.
- Zur Erhöhung der Stabilität der profilierten Faseransammlung während der Abstreuung oder des Transports auf der Fördervorrichtung ist die Fördervorrichtung vorzugsweise als Siebband mit Untersaugung ausgebildet.
- In einer zweiten Variante kann die profilierte Faseransammlung durch eine Zuführvorrichtung mit mehreren horizontal nebeneinander angeordneten Zuführsegmenten gebildet werden.
- Die Zuführvorrichtung weist vorzugsweise eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren, angetriebenen Einzugswalzen und mindestens eine mit den Einzugswalzen zusammenwirkende angetriebene Öffnerwalze auf, wobei jedem Zuführsegment eine eigene Einzugswalze zugeordnet ist. Mit dieser Ausgestaltung gelingt es besonders sicher und gezielt, ein nahezu beliebiges 3D-Profil der profilierten Faseransammlung zu erzeugen.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung wird dabei jede Einzugswalze mit einer eigenen Faserlunte oder einem eigenen Faservliesstreifen gespeist. Dies erhöht die Genauigkeit bei der Bildung der profilierten Faseransammlung.
- In bevorzugten Ausgestaltungen erfolgt das Verfestigen des profilierten Vlieses durch Vernadeln, bevorzugt in einer Doppelnadelmaschine. Vorzugsweise erfolgt das Vernadeln in einer Nadelmaschine, bei der der Nadelbalken bei der Vernadelung einer im Wesentlichen elliptischen Bahn folgt. Hierdurch werden Bremseffekte im verfestigten Vliesprodukt vermieden.
- Die Festigkeit des profilierten Vlieses und somit auch des profilierten, verfestigten Vliesprodukts kann dadurch noch weiter erhöht werden, dass das Abdeckvlies und gegebenenfalls auch das Grundvlies vorverfestigt ist.
-
- Fig. 1
- ist eine schematische Seitenansicht auf eine Anlage zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung eines profilierten, verfestigten Vliesprodukts;
- Fig. 2
- ist eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung, die zur Bildung eines profilierten Vlies-Zwischenprodukts oder einer profilierten Faseransammlung geeignet ist;
- Fig. 3
- ist eine schematische Seitenansicht einer anderen Vorrichtung, die zur Bildung eines profilierten Vlies-Zwischenprodukts oder einer profilierten Faseransammlung geeignet ist;
- Fig. 4
- ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung, die zur Bildung eines profilierten Vlies-Zwischenprodukts oder einer profilierten Faseransammlung geeignet ist;
- Fig. 5
- ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Anlage, die bei der Bildung eines profilierten Vlieses verwendbar ist;
- Fig. 6
- ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Anlage, die bei der Bildung eines profilierten verfestigten Vliesprodukts verwendbar ist; und
- Fig. 7
- ist eine schematische Seitenansicht einer Auflöseeinheit, die bei der Bildung eines profilierten Vlieses oder einer profilierten Faseransammlung verwendbar ist.
- Unter die Bezeichnung "Vlies" sollen im Rahmen dieser Beschreibung alle möglichen Ansammlungen von Fasern oder Faserflocken fallen, darunter auch Faserflockenmatten und Flore. Der Begriff "Vlies-Zwischenprodukt" schließt auch diskontinuierliche Faseransammlungen mit ein. Gleiches gilt für den Begriff der "profilierten Faseransammlung". Beispielsweise kann das Vlies-Zwischenprodukt oder die profilierte Faseransammlung durch voneinander beabstandete Vliesstreifen gebildet sein.
- Anhand von
Fig. 1 soll beispielhaft ein Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden. Mittels einer Zuführvorrichtung 22 wird auf einer Transportvorrichtung 10, die vorzugsweise kontinuierlich in Transportrichtung T bewegt wird, ein profiliertes Vlies-Zwischenprodukt 78 gebildet. Die Transportvorrichtung 10 kann als Transportband und vorzugsweise als untersaugtes Siebband ausgebildet sein. Die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung 10 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 20 m/min, mehr bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 10 m/min. Das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 kann sowohl quer zur Transportrichtung T als auch in Transportrichtung T beliebig profiliert sein. Die Profilierung des Vlies-Zwischenprodukts 78 ist durch eine schematisch dargestellte Stufenform lediglich angedeutet. - Zur Erzeugung des Profils werden von der Zuführvorrichtung 22, die vorzugsweise eine Mehrzahl von horizontal nebeneinander angeordneten Zuführsegmenten 23 (siehe
Fig. 2 ) aufweist, unterschiedliche Mengen an Fasern oder Faserflocken je Zuführsegment 23 gezielt auf die Transportvorrichtung 10 zugeführt. Details zur Zuführvorrichtung 22 werden weiter unten unter Bezugnahme aufFig. 2 bis 4 beschrieben. - Eine Messvorrichtung 14 kann die Flächenmasse des gebildeten Vlies-Zwischenprodukts 78 über ihre quer zur Transportrichtung T verlaufende Breite messen, um somit das Querprofil und aufgrund der Bewegung der Transportvorrichtung 10 auch das Längsprofil des gebildeten Vlies-Zwischenprodukts 78 zu ermitteln. Die Messvorrichtung 14 umfasst vorzugsweise mehrere Messsegmente quer zur Transportrichtung T der Transportvorrichtung 10 und in jedem Messsegment wird eine eigene Messung durchführt. Auf diese Weise kann das Profil zweidimensional, also in Längs- und in Querrichtung, ermittelt werden. Die Breite eines derartigen Messsegments liegt zwischen 5 und 100 mm, vorzugsweise zwischen 15 und 50 mm, mehr bevorzugt zwischen 20 und 25 mm. Zusätzlich kann eine Bandwaage eingesetzt werden.
- Die Messvorrichtung 14 kann in Form einer mechanischen Messvorrichtung ausgestaltet sein. Ebenso ist es möglich, die Messvorrichtung 14 als eine radiometrische Messvorrichtung auszugestalten. In diesem Fall ist entweder in jedem Messsegment eine radiometrische Messsonde angeordnet, welche über radiometrische Messungen das Flächengewicht des Vlies-Zwischenprodukts 78 im jeweiligen Messsegment bestimmt, oder es ist eine einzige radiometrische Messsonde vorgesehen, welche quer über die Breite des Vlies-Zwischenprodukts 78 verfahrbar ist und kontinuierlich oder in bestimmten Messabständen das Flächengewicht des Vlies-Zwischenprodukts 78 aufnimmt. Ebenso ist ein kombinierter Einsatz von sowohl einer radiometrischen und als auch einer mechanischen Messvorrichtung 14 möglich.
- Die Ergebnisse der Messvorrichtung 14 werden an eine Steuer- oder Regeleinrichtung 20 übermittelt, welche die Zuführvorrichtung 22 auf Basis der Ergebnisse der Messvorrichtung 14 steuert, um das gewünschte ungleichmäßige Querprofil und/oder Längsprofil des Vlies-Zwischenprodukts 78 zu liefern.
- Das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 wird anschließend einer Auflöseeinheit 40 zugeführt, die das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 in Fasern oder Faserflocken auflöst. Die Auflöseeinheit 40 umfasst mindestens eine mit Zähnen oder Stiften versehene Auflösewalze 42, die vorzugsweise als Turbowalze mit einer Drehzahl von mindestens mindestens 200 Umdrehungen/min, bevorzugt mindestens 500 Umdrehungen/min, mehr bevorzugt mindestens 1.000 Umdrehungen/min, mehr bevorzugt mindestens 2.000 Umdrehungen/min, noch mehr bevorzugt mindestens 3.000 Umdrehungen/min ausgestaltet ist. Die Auflösewalze 42 ist vorzugsweise über die gesamte Breite des profilierten Vlies-Zwischenprodukts 78 durchgängig ausgebildet, kann aber auch aus mehreren nebeneinander liegenden Segmenten bestehen.
- Bei einem Durchmesser der Auflösewalze 42 von vorzugsweise 20 cm bis 100 cm, mehr bevorzugt 30 cm bis 70 cm, ergibt sich eine Drehgeschwindigkeit der Auflösewalze 42 von mindestens 200 m/min, vorzugsweise mindestens 500 m/min, mehr bevorzugt mindestens 1.000 m/min, und noch mehr bevorzugt mindestens 2.000 m/min.
- Außerdem umfasst die Auflöseeinheit 40 mindestens eine Einzugswalze 43, die zum Fördern des einlaufenden profilierten Vlies-Zwischenprodukts 78 hin zu der Auflösewalze 42 dient. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Einzugswalze 43 und die Auflösewalze 42 einen gegensinnigen Drehsinn auf. Vorzugsweise liegt genau eine Einzugswalze 43 vor, die über die gesamte Breite des profilierten Vlies-Zwischenprodukts 78 verläuft. Es können aber auch mehrere Einzugswalzen 43 nebeneinander angeordnet sein, die gemeinsam oder getrennt angetrieben sein können. Eine Mulde 44 unterstützt die gezielte Zuführung des profilierten Vlies-Zwischenprodukts 78 durch die Einzugswalze 43. Im vorliegenden Fall ist die Mulde 44 als Überkopfmulde ausgebildet, sie kann aber auch unter der Einzugswalze 43 angeordnet sein.
- Die Einzugswalze 43 läuft vorzugsweise mit derselben Geschwindigkeit wie die Transportvorrichtung 10. Im Übergang zwischen Transportvorrichtung 10 und Einzugswalze 43 kann noch eine Hilfswalze 45 angeordnet sein.
- Im dargestellten Beispielsfall werden die von der Auflöseeinheit 40 aufgelösten Fasern oder Faserflocken als profilierte Faseransammlung 50 auf ein Grundvlies 66 abgestreut, das unterhalb der Auflöseeinheit 40 auf einer Fördervorrichtung 16 in einer Förderrichtung F transportiert wird. Das Grundvlies 66 ist vorzugsweise auf einer Grundvliesabrollung 68 in Form einer Rolle vorgesehen und wird von dort in Richtung der Auflöseeinheit 40 abgezogen. Die Förderrichtung F und die Transportrichtung T sind vorzugsweise identisch, können aber auch unterschiedlich sein. Die Geschwindigkeit der Abrollung des Grundvlieses 66 entspricht vorzugsweise der Geschwindigkeit der Fördervorrichtung 16.
- Die Fördervorrichtung 16 ist vorzugsweise als Siebband ausgebildet, das mit einer Untersaugung 70 ausgestattet ist. Die Untersaugung 70 muss jedenfalls im Bereich der Zuführstelle der von der Auflöseeinheit 40 zugeführten Fasern oder Faserflocken vorhanden sein, ist aber vorzugsweise entlang des gesamten Förderwegs der Fördervorrichtung 16 vorhanden, um einen sicheren Transport der Fasermassen ohne Verblasungen zu gewährleisten. Zur Bildung des profilierten Vlieses 80 wird zudem nach der Auflöseeinheit 40 ein Abdeckvlies 72 von oben auf die von der Auflöseeinheit 40 aufgelösten und zugeführten Fasern oder Faserflocken abgelegt. Das Abdeckvlies 72 ist wiederum vorzugsweise in Form einer Rolle auf einer Abdeckvliesabrollung 74 gelagert und von dort in Förderrichtung F abziehbar. Die Geschwindigkeit der Abrollung des Abdeckvlieses 72 entspricht vorzugsweise der Fördergeschwindigkeit der Fördervorrichtung 16.
- Im Bereich der Fördervorrichtung 16 kann das gebildete profilierte Vlies 80 durch eine Messeinheit 84 gemessen werden. Die Messeinheit 84 ist vorzugsweise so ausgebildet, wie es zuvor hinsichtlich der Messvorrichtung 14 beschrieben wurde. Die Ergebnisse der Messeinheit 84 werden vorzugsweise an die Steuer- oder Regeleinrichtung 20 übergeben.
- Am Auslauf der Fördervorrichtung 16 wird das profilierte Vlies 80 in einer Verfestigungsvorrichtung 88 verfestigt, wodurch ein profiliertes, verfestigtes Vliesprodukt 90 erzeugt wird. Die Verfestigungsvorrichtung 88 ist vorzugsweise als Nadelmaschine ausgebildet, mehr bevorzugt als Doppelnadelmaschine. Üblicherweise weist eine solche Verfestigungsvorrichtung 88 ein Einzugswalzenpaar 92 sowie ein Abzugswalzenpaar 93 auf.
- Das beim Verfestigen gebildete profilierte, verfestigte Vliesprodukt 90 kann anschließend beispielsweise mittels eines Umfangswicklers 94 wiederum zu einer Rolle 86 aufgewickelt werden.
- Es ist auch möglich, dass die Verfestigungsvorrichtung 88 eine thermische Verfestigung anwendet. Ebenso wäre eine chemische Imprägnierung mit anschließender Trocknung denkbar. Neben der dargestellten Aufwicklung des Endprodukts ist es auch möglich, das profilierte, verfestigte Vliesprodukt 90 in einer Stanze zu einzelnen Teilen zu zerschneiden. Ebenso ist es denkbar, das profilierte, verfestigte Vliesprodukt 90 einer Tiefzieheinrichtung zuzuführen.
- Ähnlich zu der Zuführung eines Abdeckvlieses 72 nach der Auflöseeinheit 40 kann auch ein (nicht dargestelltes) Zusatzvlies von oben auf die von der Zuführvorrichtung 22 zugeführten Fasern oder Faserflocken abgelegt werden, um das Vlies-Zwischenprodukt 78 zu bilden. Ebenso kann die Zuführeinheit 22 die Fasern auf ein bereits herangefördertes Ausgangsvlies 12 (siehe
Fig. 2 ) ablegen und somit das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 bilden. Neben der inFig. 1 dargestellten Variante, das von der Auflöseeinheit 40 aufgelöste Fasermaterial auf ein Grundvlies 66 abzustreuen, kann das Fasermaterial auch direkt auf die Fördervorrichtung 16 abgestreut werden. - Grundsätzlich existieren also eine ganze Reihe von beliebig miteinander kombinierbaren Möglichkeiten zum Erzeugen des profilierten Vlies-Zwischenprodukts 78 und des profilierten Vlieses 80.
- Das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 kann gebildet werden alleine durch Abstreuung oder Zuführung von Fasern oder Faserflocken in einem 3D-Profil auf eine Transportvorrichtung 10. Ebenso kann das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 gebildet werden durch Zuführen von Fasern oder Faserfocken in einem 3D-Profil auf ein bereits vorhandenes Ausgangsvlies 12. In beiden vorgenannten Fällen kann jeweils zusätzlich ein Zusatzvlies von oben auf die profilierte Faseransammlung abgelegt werden. Schließlich lässt sich das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 auch bilden durch Zuführen von Fasern oder Faserflocken in einer Zuführvorrichtung 22, die Fasern oder Faserflocken gleichmäßig zuführt, und durch spätere gezielte Abnahme (z.B. Absaugung) von Fasern oder Faserflocken an bestimmten Stellen zur Erzeugung des Profils durch Faserentnahme.
- Für die Bildung des profilierten Vlieses 80 existiert zunächst die Möglichkeit, das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 als profilierte Faseransammlung 50 unmittelbar auf eine Fördervorrichtung 16 aufzulösen. Ebenso existiert die in
Fig. 1 dargestellte Möglichkeit, die in der Auflöseeinheit 40 aufgelösten Fasern oder Faserflocken des profilierten Vlies-Zwischenprodukts 78 auf ein Grundvlies 66 abzulegen. In beiden vorgenannten Fällen wird die profilierte Faseransammlung 50 von oben durch ein Abdeckvlies 72 abgedeckt, um schließlich das profilierte Vlies 80 zu erhalten. - Das Vlies-Zwischenprodukt 78, das Grundvlies 66 und/oder das Abdeckvlies 72 können sich voneinander hinsichtlich Materialeigenschaften, Dicke, Stapellängen usw. unterscheiden. Durch deren Auswahl können dem profilierten Vlies 80 ganz gezielt bestimmte Eigenschaften zugeteilt werden.
- Auch das Vlies-Zwischenprodukt 78 kann bereits aus unterschiedlichen Schichten bestehen, die sich dann beim Auflösevorgang in der Auflöseeinheit 40 miteinander vermischen.
- In
Fig. 2 ist eine konstruktive Ausgestaltung der Alternative dargestellt, bei der die Zuführvorrichtung 22 Fasern oder Faserflocken auf ein bereits zugeführtes Ausgangsvlies 12 ablegt. Hier ist vor der Zuführvorrichtung 22 ein Faserflockenspeiser 2 zur Erzeugung des Ausgangsvlieses 12 (hier in Form einer Faserflockenmatte) vorgesehen. Der Faserflockenspeiser 2 kann in jeder handelsüblichen Variante ausgestaltet sein und weist im dargestellten Beispielsfall am unteren Ende eine sich über die Breite der Transportvorrichtung 10 erstreckende Austragswalze 48 auf. Die Transportvorrichtung 10 bewegt das erzeugte Ausgangsvlies 12 zur Zuführvorrichtung 22. Die Zuführvorrichtung 22 ist im Fall derFig. 2 ebenfalls als Faserflockenspeiser ausgestaltet. Dieser Faserflockenspeiser kann jeder handelsübliche Faserflockenspeiser sein, weist aber an seinem unteren Ende mehrere quer zur Transportrichtung T und horizontal nebeneinander angeordnete Zuführsegmente 23 auf, die getrennt voneinander ansteuerbar sind. Jedem Zuführsegment 23 ist dabei eine von mehreren, über die Breite des Ausgangsvlieses 12 nebeneinander angeordneten Austragsdosierwalzen 52 zugeordnet, die getrennt voneinander ansteuerbar sind. Die Breite der Zuführsegmente 23, die im Wesentlichen der Breite der Austragsdosierwalzen 52 entspricht, ist dabei bevorzugt zwischen 5 mm und 100 mm, mehr bevorzugt zwischen 15 und 50 mm, noch mehr bevorzugt zwischen 20 und 25 mm. Die Befüllung der Zuführvorrichtung 22 mit Faserflockenmaterial erfolgt über ein Zuführrohr 54, das, wie im dargestellten Beispielsfall, ebenso wie das Zuführrohr 58 des Faserflockenspeisers 2, von einer Hauptzuführleitung 60 abzweigen kann. Eine Wechselklappe 56 kann für eine Umschaltung zwischen den beiden Zuführrohren 54, 58 sorgen. Ebenso können die beiden Zuführrohre 54, 58 aber auch über separate Wege mit Faserflockenmaterial befüllt werden. Die Austragsdosierwalzen 52 geben nun - unter Umständen auch auf Basis der Messergebnisse der Messvorrichtung 14 (Fig. 1 ) und/oder der Messeinheit 84 (Fig. 1 ) - jeweils Faserflockenmaterial an den gewünschten Stellen des Ausgangsvlieses 12 ab, um ein Fasermassenprofil zu bilden. Jede Austragsdosierwalze 52 ist hierzu mit einem eigenen Servomotor 62 verbunden. Hiermit wird eine beliebige gewünschte Profilierung des Vlies-Zwischenprodukts 78 gezielt erzeugt. - In der in
Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die jeweiligen Zuführsegmente 23 der Zuführvorrichtung 22 ebenfalls quer zur Transportrichtung T nebeneinander angeordnet und somit in der Seitenansicht der Zeichnung nicht ersichtlich. Jedem Zuführsegment 23 ist eine Spendevorrichtung 24 zur Lagerung und Abgabe einer Faserlunte 26 oder eines Faservliesstreifens zugeordnet. In dem inFig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spendevorrichtung 24 als Spule ausgestaltet, sie kann aber auch als Spinnkanne oder dergleichen gestaltet sein. Die Faserlunte 26 oder der Faservliesstreifen verläuft von der Spendevorrichtung 24 z.B. zu einer vorzugsweise gummierten Speicherwalze 28, die sich quer zur Transportrichtung T und horizontal vorzugsweise über alle Zuführsegmente 23 erstreckt, und je eine Windung jeder von der Spendevorrichtung 24 bereitgestellten Faserlunte 26 oder jedes Faservliesstreifens ist nebeneinander um die Speicherwalze 28 gewickelt. Die Speicherwalze 28 ist in einer Drehrichtung angetrieben (siehe den entsprechenden Pfeil in der Zeichnung), vorzugsweise mittels eines Servomotors 30 und ebenso bevorzugt kontinuierlich mit relativ langsamer Geschwindigkeit. In bestimmten Ausführungsformen kann die Speicherwalze 28 auch entfallen. - In der in
Fig. 3 dargestellten Ausführungsform liegt eine einstückige Speicherwalze 28 vor, welche die unterschiedlichen Stränge der Faserlunte 26 bzw. des Faservliesstreifens aller Zuführsegmente gleichzeitig nebeneinander aufnimmt. Ebenso kann jedoch eine separate Speicherwalze pro Zuführsegment vorliegen. - Jedem Zuführsegment 23 ist außerdem eine mit einem Servomotor 34 angetriebene, sich ebenfalls in derselben Drehrichtung drehende Einzugswalze 32 zugeordnet. Die Einzugswalze 32 zieht die jeweilige von der zugehörigen Spendevorrichtung 24 bereitgestellte Faserlunte 26 oder den Faservliesstreifen ab, entweder unter Zwischenschaltung der Speicherwalze 28 oder direkt. Obwohl jedes Zuführsegment 23 eine eigene Einzugswalze 32 aufweist, ist aufgrund der Hintereinanderreihung in der Zeichnung nur eine Einzugswalze 32 zu sehen. Jede Einzugswalze 32 weist vorzugsweise eine Garnitur mit bezüglich der Drehrichtung rückwärts abragenden Zähnen auf.
- Ein besonderer Vorteil der Zwischenschaltung der Speicherwalze 28 liegt darin, dass die Speicherwalze 28 unter denjenigen Faserlunten 26 oder Faservliesstreifen durchrutscht, die lediglich lose um sie gewickelt sind. Dies trifft demnach auf alle Zuführsegmente zu, in denen die Einzugswalze 32 gerade gar nicht angetrieben ist oder langsamer läuft als die Speicherwalze 28. Erst wenn eine Einzugswalze 32 schneller läuft als die Speicherwalze 28, wird die entsprechende Wicklung der Faserlunte 26 oder des Faservliesstreifens um die Speicherwalze 28 straff gezogen und das Material entsprechend eingezogen.
- Die Einzugswalzen 32 können alle möglichen Geschwindigkeitsprofile aufweisen, einschließlich eines Plateau-Profils (z.B. in Form eines Pyramidenstumpfes) mit gleich hohen, aber unterschiedlich langen Plateaus je nach gewünschter Abgabemenge an Fasermaterial.
- Die von den Einzugswalzen 32 mitbewegte Faserlunte 26 oder der Faservliesstreifen wird vorzugsweise mit Hilfe einer Mulde 33 zu einer Öffnerwalze 36 transportiert, die vorzugsweise einstückig ausgebildet ist und sich quer zur Transportrichtung T und horizontal über alle Zuführsegmente 23 erstreckt. Ebenso kann jedoch eine separate Öffnerwalze pro Zuführsegment 23 vorliegen.
- Die Öffnerwalze 36 ist im dargestellten Beispielsfall in derselben Drehrichtung angetrieben wie die Einzugswalzen 32. Außerdem weist die Öffnerwalze 36 vorzugsweise eine Garnitur mit bezüglich der Drehrichtung vorwärts abragenden Zähnen auf, wodurch sie das verdrillte oder verdichtete Faserflockenmaterial der Faserlunte 26 oder des Faservliesstreifens besonders gut öffnet, so dass lose Faserflocken oder sogar feine Fasern abgelöst werden. Diese fallen in einen entsprechenden Abgabeschacht 38 und von dort aus geführt auf die Transportvorrichtung 10. Es können auch mehrere Abgabeschächte 38 nebeneinander für die verschiedenen Zuführsegmente vorgesehen sein.
- Im dargestellten Beispielsfall sind die Mittelpunkte der Einzugswalzen 32 und der Öffnerwalze 36 auf einer horizontalen Linie angeordnet. Neben der dargestellten Anordnung sind aber noch viele Gestaltungsmöglichkeiten gegeben.
- In Weiterbildung der Ausführungsform gemäß
Fig. 3 zeigtFig. 4 eine vergrößerte Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Zuführvorrichtung 22. Wiederum sind mehrere horizontal nebeneinander angeordnete Einzugswalzen 32 vorgesehen, die einzeln angesteuert werden können und jeweils separat mit Fasermaterial (nicht dargestellt) gespeist werden. Das von den Einzugswalzen 32 herangeförderte Fasermaterial wird mit Hilfe einer Mulde 33, die hier als Überkopfmulde ausgebildet ist, der Öffnerwalze 36 zugeführt, die die Fasern oder Faserflocken aus dem Fasermaterial herauslöst. Anders als in der Ausführungsform derFig. 3 besitzen Einzugswalzen 32 und Öffnerwalze 36 hier eine entgegengesetzte Drehrichtung. Ein Gebläse 35 kann oberhalb des Walzenspalts angeordnet sein, um die von der Öffnerwalze 36 herausgelösten Fasern oder Faserflocken im Abgabeschacht 38 gezielt nach unten zu befördern. - Am unteren Ende des Ausgabeschachts 38 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Austragswalze 37 angeordnet, die vorzugsweise als hintersaugte Siebwalze ausgebildet ist. Die Austragswalze 37 kann aber auch nur als Siebwalze ausgebildet sein, ohne Hintersaugung. Auch eine Walze mit gelochtem Walzenmantel oder eine glatte Walze sind als Austragswalze 37 denkbar.
- Gegenüberliegend der Austragswalze 37 sind vorzugsweise mehrere durch Federkraft in Richtung der Austragswalze 37 vorgespannte Pedalmulden 39 zur Führung der Fasern oder Faserflocken zwischen den Pedalmulden und der Austragswalze 37 vorgesehen. Vorzugsweise ist je eine Pedalmulde 39 pro Zuführsegment 23 vorgesehen, und jede der Pedalmulden 39 ist individuell auslenkbar. Aufgrund der beweglichen Pedalmulden 39 und der Hintersaugung der Austragswalze 37 gelingt eine besonders gezielte Zuführung der einzelnen Fasermassen in den einzelnen Zuführsegmenten 23. Die Pedalmulden 39 können auch pneumatisch oder auf andere Weise in Richtung der Austragswalze 37 vorgespannt werden.
- Neben den bisher dargestellten Möglichkeiten besteht auch die Möglichkeit, die einzelnen Zuführsegmente 23 der Zuführvorrichtung 22 in Transportrichtung T nacheinander anzuordnen. In diesem Fall müsste die Zuführvorrichtung 22 vorzugsweise über die Breite der Transportvorrichtung 10 verfahrbar sein.
-
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer speziellen Anlage, die bei der Bildung eines profilierten Vlieses 80 verwendbar ist. Zunächst wird in einer ersten Krempel 102 ein Flor erzeugt, der in einem ersten Vliesleger 104 zu einem Ausgangsvlies 12 gelegt wird. Auf das so gebildete Ausgangsvlies 12 wird anschließend in einer Zuführvorrichtung 22 ein 3D-Profil von Fasern zugeführt. Auf diese Faseransammlung wird mittels eines zweiten Vlieslegers 108, der von einer zweiten Krempel 106 gespeist wird, ein Zusatzvlies (oder Abdeckvlies) von oben abgelegt, um so das profilierte Vlies-Zwischenprodukt 78 zu erzeugen. Dieses Vlies-Zwischenprodukt 78 wird dann wie zuvor beschrieben einer Auflöseeinheit 40 zugeführt. - Ebenso kann die Zuführung eines nach der Auflöseeinheit 40 zugeführten Grundvlieses 66 mittels eines Vlieslegers erfolgen, und auch die mögliche Zuführung eines Abdeckvlieses 72 nach der Auflöseeinheit 40 kann mittels eines Vlieslegers erfolgen.
-
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Anlage, die bei der Bildung des profilierten, verfestigten Vliesprodukts 90 verwendbar ist. Die von der Auflöseeinheit 40 aufgelösten Fasern und Faserflocken werden zunächst auf einer Fördervorrichtung 16 transportiert. Nun erfolgt mittels einer seitlich von der Fördervorrichtung angeordneten Vornadelmaschine 110 die Zuführung eines vorvernadelten Grundvlieses 66, auf das die profilierte Faseransammlung abgelegt wird. Schließlich wird ein zweites vorvernadeltes Vlies als Abdeckvlies 72 von oben zugeführt, sodass letztlich ein profiliertes Vlies 80 in Sandwichform gebildet wird, das einer Verfestigungsvorrichtung 88 zugeführt wird. - In der dargestellten Ausführungsform wird das durch die Vornadelmaschine 110 gebildete vorvernadelte Vlies einmal in der Mitte durchgeschnitten, um somit das Grundvlies 66 und das Abdeckvlies 72 zu bilden. Die Zuführung des vorvernadelten Grundvlieses 66 und des vorvernadelten Abdeckvlieses 72 erfolgt dann "um eine Ecke", indem das Grundvlies 66 bzw. das Abdeckvlies 72 um eine 90-Grad-Kurve geführt werden.
- Es ist theoretisch auch denkbar, das Ausgangsvlies 12 oder das Zusatzvlies, das von oben vor der Auflöseeinheit 40 zugeführt werden kann, als vorvernadeltes Vlies auszubilden.
- Hinsichtlich der genauen konstruktiven Gestaltung der Zuführung von möglichen Grund- und Abdeckvliesen existierten viele Möglichkeiten für den Fachmann.
- In
Fig. 7 ist eine mögliche Ausgestaltung der Auflöseeinheit 40 dargestellt. Das von der Einzugswalze 43 herangeförderte Vlies-Zwischenprodukt 78 wird mit Hilfe einer Mulde 63, die hier als Überkopfmulde ausgebildet ist, der Auflösewalze 42 zugeführt, die die Fasern oder Faserflocken aus dem Vlies-Zwischenprodukt 78 herauslöst. Einzugswalze 43 und Auflösewalze 42 besitzen hier eine gleichsinnige Drehrichtung. Dies kann aber auch anders sein. - Die Auflösewalze 42 führt das aufgelöste Fasermaterial im dargestellten Beispielsfall mit sich (z.B. mit Hilfe einer weiteren Überkopfmulde). Ein Gebläse 64 kann auf der der Einzugswalze 43 gegenüberliegenden Seite der Auflösewalze 42 angeordnet sein, um die von der Auflösewalze 42 herantransportierten, aufgelösten Fasern oder Faserflocken in einem Abgabeschacht 65 gezielt nach unten zu befördern. Wenn kein Gebläse 64 vorliegt, fallen die Fasern oder Faserflocken in den Abgabeschacht 65.
- Am unteren Ende des Ausgabeschachts 65 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Austragswalze 67 angeordnet, die vorzugsweise als hintersaugte Siebwalze ausgebildet ist. Die Austragswalze 67 kann aber auch nur als Siebwalze ausgebildet sein, ohne Hintersaugung. Auch eine Walze mit gelochtem Walzenmantel oder eine glatte Walze sind als Austragswalze 67 denkbar.
- Gegenüberliegend der Austragswalze 67 ist zur Führung der Fasern oder Faserflocken eine Wand 69 vorgesehen. Es ist aber auch möglich, ähnlich wie in
Fig. 4 mehrere Pedalmulden vorzusehen, die individuell auslenkbar sind. Bei Hintersaugung der Austragswalze 67 gelingt eine besonders gezielte Zuführung der aufgelösten Fasermassen. - Für die konkrete Ausgestaltung der Auflöseeinheit 40 existieren aber auch viele weitere Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Abstreuung direkt an der Übergabestelle zwischen Einzugswalze 43 und Auflösewalze 42 stattfinden (nicht dargestellt). In diesem Fall läge der Ausgabeschacht 65 unter diesem Walzenspalt und die Drehrichtung der Auflösewalze 42 wäre umgedreht. Außerdem könnte das Gebläse 64 dann über dem Walzenspalt angeordnet sein.
- Insgesamt ist es bevorzugt, die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung 10 und der Fördervorrichtung 16 im Wesentlichen gleich einzustellen, um eine nahezu identische Abbildung der Fasermassenanhäufungen nach dem Auflöseprozess zu erzielen. Man kann aber auch bewusst das Geschwindigkeitsverhältnis verändern und so einstellen, dass sich Verzerrungen im Hinblick auf die Fasermassenkonturverläufe ergeben.
- Bei Verwendung einer Nadelmaschine als bevorzugter Form einer Verfestigungsvorrichtung 88 zum Verfestigen des gebildeten profilierten Vlieses 80 und zur Erzeugung des profilierten, verfestigten Vliesprodukts 90 tritt das Problem auf, dass die Nadeln an Dickstellen des profilierten Vlieses 80 einen längeren Nadelweg durch das Fasermaterial haben und dadurch an verschiedenen Stellen des Vlieses mehr oder weniger Nadelkerben zum Eingriff kommen. Dadurch würde im Bereich einer Dickstelle somit eine höhere Verdichtung im Vergleich zu einer Dünnstelle stattfinden. Dies könnte beispielsweise dadurch kompensiert werden, dass die Nadeln in der Nadelmaschine nur eine einzige Kerbe aufweisen, die sich nach kurzem Einstichweg gefüllt hat und dann ineffektiv den weiteren Weg durch das Vlies hindurchgehen kann, ohne dass zusätzliche Verdichtungseffekte an den Dickstellen stattfinden.
- Grundsätzlich ist es bevorzugt, Doppelnadelmaschinen einzusetzen, mit denen von oben und von unten genadelt wird, damit das zuvor erzeugte profilierte Vlies 80 mit seinen Dickstellen und Dünnstellen durch den konstanten Abstand zwischen den Lochplatten besser hindurchgeschleust werden kann. Es ist bevorzugt, wenn die Nadelbalken der Nadelmaschine eine elliptische Bewegungsbahn durchlaufen und somit das Vlies während des Verfestigens nicht am Transport in Förderrichtung hindern. Dadurch können Bremseffekte am besten vermieden werden.
- Bislang wurde erwähnt, dass mittels der Steuer- oder Regeleinrichtung 20 die Zuführvorrichtung 22 gesteuert werden kann. Es können aber auch alle anderen relevanten Maschinenparameter durch die Steuer- oder Regeleinrichtung 20 gesteuert werden, wie beispielsweise Geschwindigkeiten aller an der Vliesbildung beteiligten Komponenten.
- In der bisherigen Beschreibung wurde das von der Auflöseeinheit 40 aufgelöste Fasermaterial als profilierte Faseransammlung 50 bezeichnet. Das Bilden einer profilierten Faseransammlung 50 kann aber auch allein durch die Maßnahmen durchgeführt werden, die bislang zur Bildung des Vlies-Zwischenprodukts 78 beschrieben wurden. Das Vlies-Zwischenprodukt 78 ist dann die profilierte Faseransammlung 50, und diese profilierte Faseransammlung 50 kann ebenso weiterverarbeitet werden wie die bislang im Text beschriebene profilierte Faseransammlung, d.h. mit einem Abdeckvlies 72 versehen werden, verfestigt werden gegebenenfalls mit einem Grundvlies 66 versehen werden usw. Der Schritt des Auflösens des Vlies-Zwischenprodukts 78 fällt dann weg.
Claims (14)
- Verfahren zur Bildung eines profilierten, verfestigten Vliesprodukts (90) mit den Schritten:- Bilden einer profilierten Faseransammlung (50);- Zuführen und Ablegen eines Abdeckvlieses (72) von oben auf die profilierte Faseransammlung (50) zum Bilden eines profilierten Vlieses (80); und- Verfestigen des profilierten Vlieses (80) in einer Verfestigungsvorrichtung (88) zur Bildung des profilierten, verfestigten Vliesprodukts (90).
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bilden des profilierten Vlieses (80) außerdem ein Grundvlies (66) zugeführt wird, auf dem die profilierte Faseransammlung (50) abgelegt wird, sodass das profilierte Vlies (80) ein Sandwich aus Grundvlies (62), profilierter Faseransammlung (50) und Abdeckvlies (72) aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die profilierte Faseransammlung (50) durch vorheriges Bilden eines profilierten Vlies-Zwischenprodukts (78) und Auflösen des Vlies-Zwischenprodukts (78) in einer Auflöseeinheit (40) gebildet wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflöseeinheit (40) mindestens eine mit Zähnen oder Stiften versehene Auflösewalze (42) aufweist, die die aufgelösten Fasern oder Faserflocken des Vlies-Zwischenprodukts (78) als profilierte Faseransammlung (50) auf das Grundvlies (66) oder auf eine Fördervorrichtung (16) abstreut.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (16) ein Siebband mit Untersaugung (70) ist.
- Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auflösewalze (42) eine Drehzahl von mindestens 200 Umdrehungen/min, bevorzugt mindestens 500 Umdrehungen/min, mehr bevorzugt mehr als 1.000 Umdrehungen/min, mehr bevorzugt mehr als 2.000 Umdrehungen/min, noch mehr bevorzugt mehr als 3.000 Umdrehungen/min aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die profilierte Faseransammlung (50) durch eine Zuführvorrichtung (22) mit mehreren horizontal nebeneinander angeordneten Zuführsegmenten (23) gebildet wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (22) eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren, angetriebenen Einzugswalzen (32) und mindestens eine mit den Einzugswalzen (32) zusammenwirkende angetriebene Öffnerwalze (36) aufweist, wobei jedem Zuführsegment (23) eine eigene Einzugswalze (32) zugeordnet ist.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einzugswalze (32) mit einer eigenen Faserlunte (26) oder einem eigenen Faservliesstreifen gespeist wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfestigen des profilierten Vlieses (80) durch Vernadeln erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernadeln in einer Doppelmadelmaschine erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernadeln in einer Nadelmaschine erfolgt, bei der der Nadelbalken bei der Vernadelung einer im Wesentlichen elliptischen Bahn folgt.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckvlies (72) vorverfestigt ist.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundvlies (66) vorverfestigt ist.
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