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Verfahren zur Herstellung eines Wirrvlieses Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines Wirrvlieses aus Endlosfäden durch Spinnen eines
Polymeren durch eine oder mehrere Vielloch-Spinndüsen, Abziehen der Fäden vorzugweise
mit Hilfe eines gasförmigen Treibmittels urd Ablegen der Fäden durch pendelnd bewegte,
in mindestens einer Reihe angeordneter Führungskästen zur Ausbildung überlappender
Fadenbahnen auf einer bewergten Unterlage.
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Verfahren zur Herstellung von Wirrvliesen aus Endlosfäden, bei denen
die Fäden mit Hilfe von Führungskästen auf einer bewegten Unterlage ausgebreitet
werden, sind z.B. aus den US-Patentschriften 3 338 992 und 3 402 227 sowie aus dem
britischen Patent 1 055 187 bekannt. Einzelne Schritte zu Vliesherstellungsverfahren,
so das Abziehen der Fäden durch eine mit Luft oder sonstigem Gas betriebene Abzugsdüse,
sind den deutschen Auslegeschriften 1 785 153 und 1 950 669 zu entnehmen. Das Abziehen
der Fäden kann aber auch durch Galetten erfolgen.
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Eine Weiterentwicklung bekannter Verfahren zur Herstellung von Wirrvliesen
ist der deutschen Offenlegungsschrift 2 163 795 zu entnehmen. Darin wird auch beschrieben,
breite Fadenschleier durch eine Peche von Führungskästen auf einer bewegten Unterlage
auszubreiten. Die Führungskästen werden beim bekannten Verfahrer gleichmäßig hin
und @er@elnd bewegt, wobei die Pendelbewegung @@ckricht oder in eine bestimmten
Winkel zur Bewegungs@@@@@ de@ Unterlage verwendet. Durch enden der Führungsskizze
wird @@bahnförmige @@@@h das bestimmte @@@ erzeugt, wobei auch das Fadenbahnen gegenseitig
durchdrinken
iiit diesem bekannten Verfahren ist es möglich, ein
hochwertiges Vlies mit relativ guter Wirrlage der Endlosfäden zu erzeugen, das Vlies
zeigt jedoch zumeist noch Ungleichmäßigkeiten in der adenverteilung, wobei insbesondere
sehr häufig streifenförmige Bereiche mit unterschiedlicher Fadendichte auftreten,
die mit den üblichen Justiermöglichkeiten (Frequenz- und Amplitudenänderungen der
gleichförmigen Pendelbewegung) nicht zu beseitigen sind.
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Es ist rufgabe der Erfindung, bekannte Verfahren weiter zu verbessern
und deren Nachteile zu beseitigen0 Insbesondere soll das aus sich durchdringenden
Bahnen bestehende Wirrvlies von besserer Gleichmäßigkeit der Fadenverteilung sein.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Führungskästen mit ständig wechselnder
Frequenz und Amplitude bewegt werden. Damit wird es möglich, ein Vlies ohne streifenförmige
Ungleichmäßigkeiten zu erzeugen Die weitgehend unregelmäßige Pendelbewegung der
Fü?lirungskästen sorgt nämlich dafür, daß sich keine Flächenbereiche im Vlies mit
zu viel oder zu wenig Fäden bilden können.
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Es ist zweckmäßig, die Frequenz im Bereich von 0,3 bis 50 Hertz, vorzugsweise
1 bis 20 Hertz, zu variieren. Da erfindungsgemäß mit der Frequenz auch die Amplitude
der Bewegung der Führungskasten ständig geändert wird, können ausgedehnte Bereiche
mit unterschiedlichem Flächengewicht im Vlies nicht mehr auftreten.
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Die ungleichmäßige Bewegung der Führungskästen kann z.B. mechansch
mit Hilfe von Exzentern erzeugt werden. Es ist auch möglich, die Führungskästen
hydraulisch zu bewegen.
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Mit Hilfe der Zeichnung werden Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens
näher erläutert. Es zeigt: eine schematische ansicht der Fadenablage zur Vliesherstellung
und m. 2 ein Schaltschema für einen hydraulischen Antrieb der Führungskästen.
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D e Herstellung breiter Wirrvliese aus Endlosfäden erfolgt nach bekannten
Verfahren z.B. dadurch, daß die gesponnenen und gekühlten Fäden zu Fadengruppen
zusammengefaßt werden und jede Fadengruppe durch eine luftbetriebene Abzugsdüse
geleitet wird.
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In der Kozugsdüse werden die Fäden beschleunigt, so daß sie Geschwindigkeiten
von etwa 2 500 bis 5 000 m/min erreichen.
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ach der Kozugsdüse schießen die Fäden durch ein Abzugsrohr und erden
am sunde des Rohres zu einem flachen Fadenschleier aufgespreizt. Die Aufspreizung
kann durch geeignete Führung der die Fäden abziehenden Gasströmung erfolgen. Unterhalb
des Endes enes jeden Abzugsrohrs befindet sich ein flacher keilförmiger Führungskasten,
der hin und her bewegt wird und dabei die Fäden auf einer bewegten Unterlage ausbreitet.
Ein solches Verfahren zur Vliesherstellung zusammen mit Ausführungsbeispielen für
Führungskästen ist ausführlich in der deutschen Offenlegungsschrift 2 163 795 erläutert
Auch bein erfindungsgemäßen Verfahren - vgl. Fig. 1 der Zeichnung -kommt eine Vielzahl
von Endlosfäden mit hoher Geschwindigkeit, z,S, gelLnrt von einer Gasströmung, aus
den Abzugsrohren 1.
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Pro Abzugsrohr können etwa 30 bis über 200 Endlosfäden ausgestoßen
werden. Am unteren 3nde der Abzugsrohre 1 werden die laden strömungstechnisch zu
weiten Fadenschleiern 2 auseinandergezogen. Die Spreizebene der Fadenschleier 2
steht senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Die Fadenschleier 2 laufen dann durch
Führungskästen 3. Die Kästen 3 haben einen oberen Einlaß 3a und unteren Auslaß 3b
für die Fäden, wobei sich die Kästen zum Ausla3 3b hin keilförmig verengen. Abweichend
von Fig. 1 können die Kästen aber auch mit gleich breitem Einlaß und Auslaß ausgebildet
sein.
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Die Führungskästen 3 sind schwenkbar an einer ortsfesten Halteschiene
4 angelenkt. Die Kästen sind um Lagerbolzen 5 schwenkbar (Doppelpfeil 7a).
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Die hin- und hergehende Bewegung der Kästen wird durch eine Schubstange
6 erzeugt, mit welcher die masten 3 sc'üwenkbar verbunden sind. Die Schubstange
6 wird durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten Antrieb in Richtung des Doppelpfeils
7 bewegt, so daß die Kästen 3 eine Schwenkbewegung um ihre Lagerbolzen 5 ausführen.
Durch das Schwenken der Kästen 3 werden die Fäden über der Unterlage 8 ausgebreitet
und dort zu einem Vlies 8a abgelegt. Die Unterlage 8, die z.B. ein luftdurchlässiges
endloses Band sein kann, bewegt sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1.
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Sine Möglichkeit, die Führungskästen 3 mit ständig wechselnder Frequenz
und Amplitude hin und her zu bewegen, wird mit Hilfe der Fig. 2 erläutert.
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In einem ortsfesten Zylinder 10 läuft ein beidseitig beaufschlagbarer
Kolben 13, der über die Kolbenstange 11 die mit Pfeil 12 bezeichnete axiale Hin-
und Herbewegung an die Schubstange 6 in Fig. 1 weiterleitet und damit die Führungskästen
3 bewegt.
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Jeweils nahe der Stirnseiten 14a und 14b münden in den Zylinder Druckleitungen
15 bzw. 16, die wechselseitig durch ein hydraulisches Druckmedium, z.B. Öl, beaufschlagt
werden.
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Die Druckleitungen 15 und 16 stehen in Verbindung mit einen hydraulischen
Impulsgenerator 17. Dieser Impulsgenerator ist von bekannter Bauart (Deutsche Offenlegungsschriften
2 310 697 und 2 108 776). Er besitzt einen nicht im einzelnen gezeichneten Rotor,
der durch einen Hydraulikmotor 18 angetrieben wird.
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Der Rotor sorgt dafür, daß abwechselnd ein hydraulischer Impuls auf
die Leitung 15 oder die Leitung 16 gegeben wird, wie das durch die Strömungswege
19 und 20 angedeutet ist. Das Hydraulikmedium wird dem Generator 17 durch die Leitung
21 zugeführt und durch die Ableitung 22 zurück in einen Vorratsbehälter 23 geleitet.
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ein Hydraulikimpuls durch den Strömungsweg 19 und die leitun 15 in
don linsen Teil des Zylinders 10 gegeben wird, schiebt dieser den Kolben 13 nach
rechts, wobei Hydraulikmedium über die Leitung 16 und den Strömungsweg 24 zurück
zum Vorratsbehälter 23 fließt. Wird eine kurze Zeit später ein nachfolgender Hydraulikimpuls
durch den Strömungsweg 20 und durch die Leitung 16 in den rechten Teil des Zylinders
10 geleitet, so bewegt sich der Kolben 13 zurück nach Links und Hydraulikmedium
strömt aus dem linken Teil des Zylinders 10 durch die Leitung 15 und den Strömungsweg
25 zurück in den Vorratsbehälter 23.
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Bei gleichförmiger Aufeinanderfolge und gleicher Stärke der Hydraulikimpulse
in die Leitungen 15 oder 16 ergibt sich so eine gleichmäßige hin- und hergehende
Bewegung der Kolbenstange 11. Zu berücksichtigen ist dabei, daß die Amplitude der
axialen Bewegung des Kolbens 13 von der Stärke des zugehörigen Hydraulikimpulses,
d.h. von der durch den Impuls bewegten Menge an Hydraulikmedium anhängt. Bei gleichförmiger
Bewegung des durch den Motor 18 gesrehten Rotors hängt somit der Ausschlag des Kolbens
13 einmal vom Begrenzungsventil 26 in der Leitung 21 ab. Durch dieses Ventil 26
kann z.B. von Hand der maximale Hub der Kolbenstange eingestellt werden.
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Vor den Ventil 26 befindet sich ein Drosselventil 27, das durch einen
Motor 28 mit einstellbarer Drehfrequenz gleichförmig geöffnet und geschlossen werden
kann. Das Sydraulikmedium, das aus dem Vorratsbehälter 23 mit Hilfe der Zahnradpumpe
29 in die Leitung 21 gedrückt wird, wird bei eingeschaltetem Motor 28 regelmäßig
ganz oder weitgehend durch das Ventil 27 abgeblockt, so daß für den Generator 17
abwechselnd mehr oder weniger Hydraulikmedium zur Verfügung steht.
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Ohne Synchronisierung der Motoren 18 und 28 werden somit Impulse ständig
wechselnder Stärke zum Kolben 13 geleitet, wodurch dieser zu Aus schlägen mit ständig
wechselnden Amplituden angeregt wird.
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Die Frequenzänderungen der Bewegungen der Kolbenstange 11 erfolgen
durch Einwirkungen auf den Hydraulikmotor 18.
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Zu diesem Zweck führt eine Zweigleitung 30 Hydraulikmedium zu einem
zeiten Drosselventil 27a, das im Prinzip gleich das Ventil 27 arbeitet und durch
den in seiner Drehzahl voränderbaren Elektromotor 31 angetrieben wird. Dem Ventil
27a st ein Begrenzungsventil 26a nachgeschaltet, das prinzipiell eril Sea- l 26
gleich ist. Über das Ventil 27a erh½:lt der Hydraulikmotor 18 durch die Leitung
30 abqechselnd meh er weniger Hydrulikmedium und wird dabei schneller oder langsamer
angetrieben. Die wechselnde Frequenz des Hydraulikmotors 18 bewirkt entsprechende
Änderungen der Umschaltung im Impulsgenerator 7 zwischen den Strömungswegen 19 und
20. Das Hydraulikmedium wird aus dem Motor 18 durch die Leitung 32 abgeführt und
durch die Leitung 22 zurück in den Vorratsbehälter 23 gegeben.
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Ohne eine Synchronisation der Elektromotoren 28 und 31 für die Drosselventile
27 und 27a ergeben sich ungleichmäßige Impulsfolgen über die Leitungen 15 oder 16
in den Zylinder 10, wobei die Impulse zusätzlich von unterschiedlicher Stärke sind.
Damit ändert sich die frequenz und die Amplitude der Bewegung des Kolbens 13 und
der Kolbenstange 11 ständig.
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Von der Pumpe 29 überschüssig gefördertes Hydraulikmedium wird über
ein Druckbegrenzungsventil 34 durch die Leitung 33 in die Rücklaufleitung 22 abgeführt,
B e i s p i e l Aus 3 nebeneinander angeordneten Spinndüsen mit je 5 Segmenten mit
je 200 Düsenlöchern werden Polypropylenfäden mit einer Geschwindigkeit von 3 900
mimin mit Hilfe von mit Druckluft beaufschlagten Abzugsdüsen zu Fäden mit einem
Einzeltiter von 3,3 dtex abgezogen. Durch jede Abzugsdüse laufen 200 Fäden0 An jede
Abzugsdüse schließt sich ein Führungsrohr von ca, 2,0 m Länge an; am Ende eines
jeden Führungsrohrs werden die läden durch Aufspreizung der Treibluftströmung auseinanderegeogen
und
zu Führungskästen 3 geleitet. Die Führungskästen befinden sich ca. o00 mm über einem
sich bewegenden Siebband von 1500 mm Breite. Die aus Führungskästen austretenden
Fadenschleier werden auf das Siebband geblasen und die Treibluft unter dem Siebband
abgesaugt. Die Führungskästen bewegen sich mit ständig wechselnder Amplitude, deren
kleinste 1/12 der maximal en Amplitude beträgt. Die Pendelfrequenz der Führungskästen
wird ständig zwischen 1 und 18 Hz variiert.
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Das so erzeugte Vlies hat ein Flächengewicht von 125 g/m².
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Der Variationskoeffizient Cv der Gleichmäßigkeit des Vlieses beträgt,
gemessen mit 20 Proben einer Fläche von 100 cm², 4, 5%. Cv ergibt sich aus
100, mit S
n = Anzahl der Meßwerte (im vorliegenden Fall = 20), xi = Einzelmessungen der Flächengewichte
und # = arithmetischer Mittelwert der Flächengewichte.