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EP1776496A1 - Moulded head and method for the production of a nonwoven fabric - Google Patents

Moulded head and method for the production of a nonwoven fabric

Info

Publication number
EP1776496A1
EP1776496A1 EP05747189A EP05747189A EP1776496A1 EP 1776496 A1 EP1776496 A1 EP 1776496A1 EP 05747189 A EP05747189 A EP 05747189A EP 05747189 A EP05747189 A EP 05747189A EP 1776496 A1 EP1776496 A1 EP 1776496A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fibers
needle rollers
fiber
interior
needle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05747189A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Raymond Norgaard
Morten Rise Hansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Glatfelter Falkenhagen GmbH
Original Assignee
Concert GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Concert GmbH filed Critical Concert GmbH
Publication of EP1776496A1 publication Critical patent/EP1776496A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D04H1/732Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by fluid current, e.g. air-lay
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    • D04H1/64Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives the bonding agent being applied in wet state, e.g. chemical agents in dispersions or solutions
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    • D04H18/00Needling machines
    • D04H18/02Needling machines with needles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]

Definitions

  • the invention relates on the one hand to a molding head for a device for producing a nonwoven fabric and on the other hand to a method for preparing fibers for producing a nonwoven fabric.
  • the molding head has at least one fiber feed that opens into a fiber processing space.
  • the fiber processing room has a storage opening for the delivery of fibers, for example on a conventional, air-permeable conveyor belt, under which a so-called suction box is arranged.
  • Several intermeshing needle rollers with longitudinal axes aligned parallel to one another are arranged in the fiber processing space. The needle rollers are rotatable about their longitudinal axis.
  • the method comprises as process steps the feeding of fibers to a molding head and the uniform distribution of the fibers on a conveyor belt by means of the molding head.
  • Various types of molding heads and processes of this type are already known, for example from WO 99/36623 or WO 03/016605.
  • the nonwovens to be manufactured usually contain a mixture of natural fibers, e.g. Cellulose fibers made of cotton or loosened, already mechanically and / or chemically treated wood cellulose (fluff pulp), synthetic matrix fibers such as e.g. Polyester, polypropylene or viscose as well as synthetic binding fibers such as so-called bicomponent fibers and, for example, as absorbents so-called superabsorbent polymers in particle (SAP) or fiber form (SAF).
  • Bicomponent fibers usually have a core that melts at higher temperatures (190-250 ° C), e.g.
  • PE Polyethylene
  • Such nonwovens are used, for example, as semi-finished products for the production of diapers and sanitary napkins, absorbent pads for the food industry or for insulation material.
  • An important process step in the manufacture of such a nonwoven is to deposit the fiber mixture as evenly as possible on an air-permeable conveyor or conveyor belt. This is done with the help of a forming head in which the fibers are mixed.
  • the storage is supported by a suction device (suction box) below the conveyor belt, with which the fibers are sucked through the air-permeable conveyor belt to the conveyor belt.
  • suction box suction box
  • the tangled, but evenly deposited fiber mixtures are transported on the conveyor belt as a fiber bed for further processing in downstream process steps, for example the action of heat on the fiber bed, so that the polyethylene sheaths of the bicomponent fibers fuse and stick together. Treatment with latex can also be used.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a device and a method which have a greater bandwidth with respect to the fibers to be processed and thus with respect to the products to be produced.
  • this object is achieved by a molding head of the type mentioned at the beginning, in which the intermeshing needle rollers enclose an interior and are arranged with respect to the fiber feed and the deposit opening in such a way that fibers fed to the molding head during operation enter the interior between intermeshing needle rollers and also leave the interior between interlocking needle rollers.
  • the shaping head is therefore designed in such a way that the fibers to be processed have to pass at least twice, preferably several times, between intermeshing needle rollers on the way from the respective fiber feed to the deposit opening.
  • the intermeshing needle rollers help to even out the fiber distribution in two ways. On the one hand, they simply result in an even distribution of already separated fibers.
  • the interlocking needle rollers dissolve lumps of fibers consisting of interlocked fibers and in this way bring about further fiber separation.
  • the latter can also be referred to as fiber opening.
  • the molding head according to the invention has a larger fiber opening capacity than known molding heads.
  • Another advantage is that with the molding head according to the invention, both long natural, eg Cotton cellulose fibers as well as short natural ones, for example wood cellulose fibers or synthetic fibers, can be processed equally and in one step, in particular fibers with lengths between 2 and 60 mm. Fiber beds between, for example, 50 g / m 2 and 2500 g / m 2 can also be produced in one step with the molding head according to the invention.
  • long-fiber fiber beds from 10 g / m 2 to 80 g / m 2 can be produced in one step with conventional molding heads using the carding process and short-fiber fiber beds from 50 g / m 2 to 2000 g / m 2 with the conventional air laying process.
  • the longitudinal axes of the needle rollers are connected to a rotatingly driven needle roller carrier, the axis of rotation of which runs parallel to the longitudinal axes of the needle rollers.
  • the needle rollers are preferably each at the same distance from the axis of rotation of the needle roller carrier, and are thus arranged on an imaginary cylinder wall which belongs to a cylinder whose central axis is the axis of rotation of the needle roller carrier.
  • the needle rollers are evenly distributed on this imaginary cylinder wall, so that they are at the same distance from each other. The fibers entering and exiting the interior thus pass between rotating and translationally moving needle rollers.
  • the rotational movement of the needle rollers is preferably such that adjacent needle rollers have an opposite direction of rotation, as is also the case for intermeshing gear wheels of a transmission.
  • the interlocking needle rollers are not rigid, for example coupled to one another via gearwheels, but each have a separate drive and can therefore also be driven, for example, at different rotational speeds.
  • the needles of adjacent needle rollers with respect to the needle roller longitudinal Axial direction offset so that the needles of adjacent needle rollers do not collide regardless of the respective speeds.
  • the needles are preferably arranged in longitudinal rows on the needle rollers, particularly preferably alternately offset a little in the circumferential direction of the needle roller, so that there is a zigzag needle row in each case.
  • the needles of the individual needle rollers each protrude from a cylindrical needle roller body to which the individual needles are attached.
  • the number of needle rollers enclosing a respective interior space is arbitrary and at least 4.
  • An arrangement of 8 or 12 needle rollers has the advantage, however, that the transport direction in the space between the needle rollers, which is predetermined by the rotational movement of adjacent needle rollers with different directions of rotation, is such that the direction of transport in opposite gaps is opposite, that is, either towards one another (into the interior) or away from one another (out of the interior).
  • the needle roller carrier preferably has a central shaft which is aligned concentrically to the axis of rotation of the needle roller carrier and thus on the one hand fills at least part of the interior and on the other hand also serves to transmit rotational forces along the shaft.
  • the fiber processing space of the molding head preferably has side and end walls in the area of the needle rollers, which enclose the needle rollers enclosing the interior in such a way that fibers flowing outside the needle rollers past the interior are largely prevented.
  • the side walls running parallel to the axis of rotation and the longitudinal direction of the needle rollers above the interior are preferably bent towards one another in such a way that a fiber inlet opening narrows relative to the outer diameter of the entirety of the needle rollers enclosing the interior.
  • This fiber inlet opening is preferably dimensioned such that it corresponds to approximately 1.5 to 2.5 times the free space that exists between roller bodies of adjacent needle rollers. Such a fiber inlet opening helps to even out a fiber flow and also an air flow through the interior.
  • the fiber inlet opening is preferably arranged centrally above the interior, so that the fibers are fed as centrally as possible to the rotating, intermeshing and translationally moved needle rollers.
  • a screen is preferably arranged underneath the interior and assigned to the deposit opening. This screen preferably runs along an imaginary cylinder wall segment, which corresponds to an imaginary cylinder, the central axis of which is the axis of rotation of the needle roller carrier.
  • the sieve is preferably formed by sieve bars which run at least approximately parallel to one another and to the longitudinal axes of the needle rollers and which preferably have a round cross section.
  • the cross section of the sieve bars is preferably selected so that its diameter corresponds to approximately half the fiber length of the longest fibers to be processed.
  • the distance between the sieve bars also preferably corresponds to half the fiber length of the longest fibers to be processed.
  • Such a sieve acts in the aerodynamic sense as a diffuser and thus helps to even out the air flow below the interior. This creates a uniform air flow for a fiber bed placed on the conveyor belt between the fiber feed for the fibers to be processed and the suction box below the conveyor belt.
  • the sieve When using shorter fibers with a length of up to 10 mm, the sieve is formed from well-known wire mesh or steel plates with regular, repeating, geometric openings. Opening shapes can be round, stadium-shaped (oval) or rectangular. Their number, size and arrangement depend on the desired degree of opening, the ratio between the passage area and the total area of the sieve.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method of the type mentioned in the introduction, in which not only a distribution of already separated fibers in the molding head, but also an opening of fiber lumps and thus a separation of fibers takes place with the help of rotating, interlocking needle rollers.
  • the fibers are guided between rotating and intermeshing needle rollers into an interior and then leave this interior between rotating, intermeshing needle rollers.
  • the needle rollers are preferably moved transversely to the axis of rotation of the needle rollers while the fibers are being fed to the interior.
  • the movement of the needle rollers is preferably set such that the fibers or at least some of the fibers are fed into the interior several times before the fibers leave a fiber processing space in which the interior is located.
  • an air stream is preferably generated which passes through the interior from top to bottom. This air flow is preferably evened out through a sieve below the interior. In addition, the air flow is preferably passed above the interior through a fiber inlet opening narrowed relative to the interior. This also helps to even out the air flow.
  • Figure 1 a section of a system for producing a nonwoven fabric with a molding head according to the invention.
  • FIG. 2 a top view of the molding head from FIG. 1.
  • the system 10 shown in FIG. 1 for producing a nonwoven fabric comprises a molding head 12 which is arranged above a conveyor belt 14.
  • the conveyor belt 14 is permeable to air.
  • the molding head 12 has a lower storage opening 16 above the conveyor belt 14.
  • a suction box 18 is arranged below the conveyor belt 14 and below the storage opening 16. With the aid of the suction box 18, a directed air flow can be generated through the molding head 12 out of its storage opening 16, through the conveyor belt 14 and into the suction box 18.
  • Fibers deposited by the molding head 12 on the conveyor belt 14 can be safely sucked onto the conveyor belt 14.
  • Fibers deposited by the forming head 12 on the conveyor belt 14 form a fiber bed (not shown) on the conveyor belt 14.
  • a continuous fiber bed can be produced on the conveyor belt 14 if fibers from the forming head 12 are simultaneously deposited on the conveyor belt 14. This continuously produced fiber bed is fed to further processing stages, not shown in FIG. 1, for example those in which the fiber bed is subsequently pressed.
  • connection techniques are conceivable; they depend on the required properties of the product, such as a low adhesive content or high tear resistance, even when wet.
  • "application of high pressures at selected points, hydrogen bonding also ultrasound bonding, bonding by heating, e.g. with hot air and the use of latex dispersions.
  • the fibers forming a respective fiber bed are usually natural, for example cellulose fibers mixed with synthetic fibers, for example so-called bicomponent fibers.
  • the latter preferably have a core made of PET or PP and are surrounded by a jacket made of PE. When heated, the PE jacket melts and causes a respective bicomponent fiber to combine with a natural or synthetic neighboring fiber or functional components.
  • Such functional components of the fiber bed that are fed to the forming head 12 can be, for example, superabsorbent polymers (SAP), which lead to the fact that liquids can be bound efficiently by means of a fiber fleece produced in this way. This property is particularly desirable when if the nonwoven is to be processed into absorbent articles such as diapers, sanitary napkins or absorbent pads.
  • SAP superabsorbent polymers
  • the shaping head 12 encloses a fiber processing space 20 into which one or more fiber feeds 22 open - only one such fiber feed 22 is shown in FIG.
  • fibers of different types for example cellulose fibers or bicomponent fibers, as well as other substances to be fed to the fiber bed, such as SAP or odor-absorbing constituents, can be fed in independently of one another.
  • the fiber feed 22 ensures a uniform feed of pre-opened fibers over the entire width of the fiber processing space 20, see FIG. 2.
  • a volumetric metering unit is provided as the fiber feed, which is arranged centrally above the fiber processing space 20, that is to say not laterally, as shown in the figures.
  • the fiber is thus fed into the fiber processing space from above.
  • a needle roller carrier 26 which is shown in FIG. 1 only by its central drive shaft 24 and which carries eight needle rollers 28 evenly distributed on an imaginary cylinder jacket surface, is arranged in the fiber processing space 20.
  • the cylindrical outer surface of the needle roller carrier 26 is indicated by the dash-dotted line labeled 26.
  • the needle roller carrier 26 can be seen better in FIG.
  • Each of the needle rollers 28 has a needle roller body 30 with attached needles 32 arranged in rows in the longitudinal direction of the needle roller body 30.
  • the needles have a diameter between 1 and 6 mm and preferably between 2 and 4 mm.
  • the distance between the needles 32 within a row is between 10 and 20 mm and is typically on the order of 15 mm.
  • the needle rollers 28 engage, as shown in Figure 1, and enclose an interior 34th
  • the needle roller carrier 26 can be rotated about its central shaft 24 in such a way that all of the needle rollers 28 can be moved in a circle on the path indicated by dash-dotted lines.
  • the needle roller carrier 26 has a central electric drive motor 36.
  • Each needle roller 28 is driven by its own electric motor 38, so that the needle rollers 28 can rotate independently of one another.
  • the needles 32 of adjacent needle rollers are offset from one another in the longitudinal direction of the needle rollers, so that the needles 32 of adjacent needle rollers do not collide with one another when the needle rollers 28 rotate independently of one another.
  • Fibers fed to the fiber processing space 20 above the interior 34 by means of the fiber feed 22 must therefore pass through the spaces 40 between adjacent needle rollers 28 at least twice before the fibers leave the fiber processing space 20 in the area of the deposit opening 16.
  • the fibers pass through the interior 34.
  • both the needle roller carrier 26 and the needle rollers 28 are driven in rotation, so that each needle roller 28 simultaneously rotates. tion and a translational movement along the dash-dotted line.
  • Adjacent needle rollers 28 are driven in opposite directions of rotation, so that they behave at the same speed as meshing gears. For a respective free space 40, this leads to the needles 32 projecting into the free space 40 specifying a fiber transport direction which is either directed into the interior 34 or out of it. In this way, fibers can enter and be conveyed out of the interior 34 several times in the desired manner before they finally leave the fiber processing space 20 through the deposit opening 16.
  • the number of 8 needle rollers shown in FIG. 1, as well as an alternatively possible number of 12 or 16 needle rollers, has the advantage that the transport direction within diametrically opposite free spaces 40 is opposite, so that fibers in the situation shown by way of example in FIG. 1 do not pass through the upper free space transported into the interior 34 and immediately leave the interior 34 again through the lower free space.
  • a cylinder-like curved screen 42 is provided below the needle rollers 28.
  • this sieve is formed by a multiplicity of rods running parallel to the longitudinal axes of the needle rollers 28 and the axis of rotation of the needle roller carrier. These rods have a circular cross section and a diameter of 2 cm. The distance between the bars is also 2 cm.
  • Such a sieve is suitable for fibers with a maximum fiber length (staple length) of approximately 40 mm. These are fiber lengths that are common with cotton fibers and with viscose staple fibers.
  • sieves of conventional opening geometry that is to say with round or oval holes or longitudinal slits, can also be provided for other types of fibers.
  • the distance of the screen 42 from the free ends of the needles 32 is between 1 and 30 mm and preferably between 1 and 10 mm.
  • the side walls of the fiber processing space 20 are drawn inward in the area denoted by 46, so that there is a narrowed fiber inlet opening above the needle rollers 28.
  • Their width which can be seen in FIG. 1, corresponds approximately to 1.5 to 2.5 times the width of a respective free space 40 between adjacent needle rollers 28.
  • side wall regions 46a drawn in below the needle rollers 28 can also be provided his.
  • the gussets remaining between the optionally drawn-in side walls of the fiber processing space 20 and the needle rollers can be provided with fiber guide bodies 48 which limit the free space between a respective side wall and the needle rollers.
  • These fiber guide bodies 48 are connected to the needle roller carrier 26 and rotate with it. Similar fiber guide bodies can also be arranged on the central shaft 24.
  • Freely rotating rollers which are arranged on the underside of the side walls and seal the fiber processing space 20 below the sieve 42 with respect to the conveyor belt 14, are not shown.
  • Tampons are currently formed as nonwovens with long fiber materials using carding processes, i.e. H. the fibers are laid down in the longitudinal direction with the direction of advance of the endless storage belts.
  • the directional laying form creates an imbalance in the tensile strength between the direction of advance and transverse to it.
  • the tensile strength is higher in the longitudinal direction than in the transverse direction.
  • the long fibers of up to 60 mm deposited according to the method described in this application result in a different, more uniform strength, improved for the area of application, which has a positive effect on the article tampon.
  • the device according to the invention the method according to the invention is used to produce a fiber bed from viscose fibers for tampons.
  • These fibers are either so-called trilobal shaped fibers or conventional round fibers or a mixture of both.
  • Typical fiber parameters are 1.7 to 6.7 dtex with a length J between 20 and 60 mm.
  • a typical basis weight for a fleece for such an application is between 200 and 1000 g / m 2 , depending on the tampon type.
  • Cotton fibers are occasionally used for such fleeces for tampons.
  • the final nonwoven can be composed of two or more layers. Each of these layers can contain fibers of different specifications. After the fiber bed has been formed, it is compacted with calender rolls and delivered in rolls or blocks as an intermediate product for the manufacture of finished tampons.
  • the device and the method described here also allow flax fibers or hemp fibers or similar natural fibers to be processed on their own or mixed with synthetic fibers.
  • the fiber length of such natural rather fibers is typically 50 mm. Since these fibers are a natural product, there are also fibers that are shorter than 20 mm or longer than 120 mm.
  • the synthetic fibers can be either polypropylene fibers or polyester fibers, the dtex values of which are between 1.7 and 20.
  • the fiber length of the synthetic fibers is 12 to 38 mm for this product example.
  • the basis weight of the corresponding nonwovens is typically between 1200 and 2500 g / m 2 .
  • carrier webs with a basis weight of 40 to 100 g / m 2 .
  • the fibers used here are synthetic binding fibers, in particular so-called bicomponent fibers, whose dtex values are between 1, 7 and 20.
  • the fiber length of the synthetic binding fibers is 3 to 36 mm.
  • the backing nonwovens can be the base for further layers to be deposited with functional components, since they act as compacted backing nonwovens for fibers and / or components like collecting filters.
  • the carrier fleece is unwound on the conveyor belt 14 and the fibers and / or functional components are deposited on the carrier fleece instead of on the conveyor belt.
  • Nonwovens for hygiene items such as baby diapers. Sanitary napkins. Incontinence products and the like.
  • SBR styrene butadiene rubber
  • EVA ethylene vinyl nyl acetate
  • a typical basis weight for such nonwovens for hygiene articles is between 20 and 100 g / m 2 .
  • Nonwovens for use as moist cosmetic skin care wipes are provided.
  • the described device and the method can also be used to produce a fleece which contains polypropylene fibers or polyester fibers with dtex values between 1.0 and 3.3 and fiber lengths between 24 and 38 mm.
  • viscose fibers or loosened wood cellulose pulp fibers can be mixed with the polypropylene or polyester fibers, either as a uniform mixture or in layers.
  • the nonwoven is hydroentangled or matted in some other way. Latex can also be applied to one or both surfaces of the nonwoven to prevent linting.

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Abstract

The invention relates to a moulded head for a device which is used to produce a nonwoven fabric by placing fibres on a conveyor belt. Said device comprises a fibre feed mechanism which is connected to a fibre processing chamber comprising a lower placement opening which is used to discharge fibres. Interlocking needle rollers are arranged in a parallel manner in relation to each other about the longitudinal axis in the fibre processing chamber, said interlocking needle rollers being able to rotate about the respective longitudinal axis thereof, surround the inner chamber and are arranged in such a manner in relation to the fibre feed mechanism and the placement opening, such that, during operation, fibres supplied to the moulded head enter into the inner chamber between interlocking needle rollers and leave the inner chamber between interlocking needle rollers.

Description

Formkopf und Verfahren zum Herstellen eines Faservlieses Mold head and method for manufacturing a nonwoven fabric
Die Erfindung betrifft zum einen einen Formkopf für eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faservlieses und zum anderen ein Verfahren zum Aufbereiten von Fasern für das Herstellen eines Faservlieses. Der Formkopf besitzt mindestens eine Faserzuführung, die in einen Faseraufbereitungsraum mündet. Der Faseraufbereitungsraum besitzt eine Ablegeöffnung zur Abgabe von Fasern beispielsweise auf ein übliches, luftdurchlässiges Transportband, unter dem eine sogenannte Saugbox angeordnet ist. In dem Faseraufbereitungsraum sind mehrere, ineinander greifende Nadelwalzen mit parallel zu einander ausgerichteten Längsachsen angeordnet. Die Nadelwalzen sind um ihre Längsachse drehbar.The invention relates on the one hand to a molding head for a device for producing a nonwoven fabric and on the other hand to a method for preparing fibers for producing a nonwoven fabric. The molding head has at least one fiber feed that opens into a fiber processing space. The fiber processing room has a storage opening for the delivery of fibers, for example on a conventional, air-permeable conveyor belt, under which a so-called suction box is arranged. Several intermeshing needle rollers with longitudinal axes aligned parallel to one another are arranged in the fiber processing space. The needle rollers are rotatable about their longitudinal axis.
Dementsprechend umfasst das Verfahren als Verfahrensschritte das Zuführen von Fasern zu einem Formkopf und das gleichmäßige Verteilen der Fasern auf einem Transportband mittels des Formkopfes. Derartige Formköpfe und Verfahren sind in verschiedenen Varianten bereits bekannt, so beispielsweise aus der WO 99/36623 oder der WO 03/016605.Accordingly, the method comprises as process steps the feeding of fibers to a molding head and the uniform distribution of the fibers on a conveyor belt by means of the molding head. Various types of molding heads and processes of this type are already known, for example from WO 99/36623 or WO 03/016605.
Die herzustellenden Faservliese enthalten üblicherweise ein Gemisch von natürlichen Fasern, z.B. Zellulosefasern aus Baumwolle oder aufgelockerter, bereits mechanisch und/oder chemisch behandelter Holz∑ellulose (fluff pulp), synthetischen Matrix- Fasern wie z.B. Polyester, Polypropylen oder Viskose sowie synthetischen Bindefasern wie z.B. sogenannten Bikomponenten-Fasern sowie beispielsweise als Absorptionsmittel sogenannte superabsorbierende Polymere in Partikel- (SAP) oder Faserform (SAF). Biko ponentenfasern besitzen üblicher- weise einen bei höheren Temperaturen (190-250°C) schmelzenden Kern aus z.B. Polypropylen (PP) oder Polyethylenteraphtelat (PET), die von einer bei niedrigeren Temperaturen (140°C) schmelzenden Hülle aus z.B. Polyethylen (PE) umgeben oder in anderer Form verbunden (side-by-side, Fibrillentype) sind.The nonwovens to be manufactured usually contain a mixture of natural fibers, e.g. Cellulose fibers made of cotton or loosened, already mechanically and / or chemically treated wood cellulose (fluff pulp), synthetic matrix fibers such as e.g. Polyester, polypropylene or viscose as well as synthetic binding fibers such as so-called bicomponent fibers and, for example, as absorbents so-called superabsorbent polymers in particle (SAP) or fiber form (SAF). Bicomponent fibers usually have a core that melts at higher temperatures (190-250 ° C), e.g. Polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET), which is made from a casing that melts at lower temperatures (140 ° C), e.g. Polyethylene (PE) surrounded or connected in another form (side-by-side, fibril type).
Derartige Vliese werden beispielsweise als Halbzeug für die Herstellung von Windeln und Damenbinden, Saugeinlagen für Nahrungsmittelindustrie oder für Dämmmaterial verwendet.Such nonwovens are used, for example, as semi-finished products for the production of diapers and sanitary napkins, absorbent pads for the food industry or for insulation material.
Ein wichtiger Verfahrensschritt beim Herstellen eines derartigen Vlieses besteht darin, das Fasergemisch möglichst gleichmäßig auf einem luftdurchlässigen Transport- oder Förderband abzulegen. Dieses Ablegen geschieht mit Hilfe eines Formkopfes, in dem die Fasern gemischt werden. Unterstützt wird das Ablegen durch eine Saugvorrichtung (Saugbox) unterhalb des Transportbandes, mit dem die Fasern durch das luftdurchlässige Transportband hindurch zum Transportband hin angesaugt werden. Auf dem Transportband werden die zwar wirr, aber gleichmäßig abgelegten Fasergemische als Faserbett zur Weiterverarbeitung in nachgeordneten Verfahrensschritten transportiert, beispielsweise der Hitzeeinwirkung auf das Faserbett, sodass die Polyethylenhüllen der Bikomponenten- Fasern miteinander verschmelzen und verkleben. Auch kann eine Behandlung mit Latex erfolgen. Darüber hinaus ist es möglich, mehrere Faserbettlagen übereinander abzulegen, um auf diese Weise beispielsweise ein mehrschichtiges oder auch nur ein dickeres Vlies zu erzeugen. Die Bandbreite der Produkte, die mit herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren hergestellt werden können, ist üblicherweise dadurch beschränkt, dass mit ihnen nur bestimmte Faserarten oder Faserlängen zu verarbeiten sind, sodass mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen keine Vliese herzustellen sind, die sowohl relativ kurze als auch relativ lange Fasern in einem Formierungsschritt enthalten. Im Stand der Technik sind Anlagen zu finden, bei denen die Ablage der kurzen und langen Fasern hintereinander (EP1 299 588) oder mit einer Karde erfolgt (WO 03/086709). Nachteile sind hier der erhöhte Maschinenaufwand und die geringen erreichbaren Flächengewichte, wenn die Fasern über einen Kar- dierprozess zur Verfügung gestellt werden.An important process step in the manufacture of such a nonwoven is to deposit the fiber mixture as evenly as possible on an air-permeable conveyor or conveyor belt. This is done with the help of a forming head in which the fibers are mixed. The storage is supported by a suction device (suction box) below the conveyor belt, with which the fibers are sucked through the air-permeable conveyor belt to the conveyor belt. The tangled, but evenly deposited fiber mixtures are transported on the conveyor belt as a fiber bed for further processing in downstream process steps, for example the action of heat on the fiber bed, so that the polyethylene sheaths of the bicomponent fibers fuse and stick together. Treatment with latex can also be used. In addition, it is possible to lay several fiber bed layers on top of one another in order to produce, for example, a multi-layer or even a thicker fleece. The range of products that can be produced using conventional devices and processes is usually limited by the fact that they can only be used to process certain types of fibers or fiber lengths, so that the known processes and devices do not produce nonwovens that are both relatively short and contain relatively long fibers in a forming step. In the prior art, systems can be found in which the short and long fibers are deposited one behind the other (EP1 299 588) or with a card (WO 03/086709). Disadvantages here are the increased machine outlay and the low basis weights that can be achieved if the fibers are made available via a carding process.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die bezüglich der zu verarbeitenden Fasern und damit bezüglich der herzustellenden Produkte eine größere Bandbreite aufweisen.The invention is therefore based on the object of specifying a device and a method which have a greater bandwidth with respect to the fibers to be processed and thus with respect to the products to be produced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Formkopf der eingangs ge- nannten Art gelöst, bei dem die ineinandergreifenden Nadelwalzen einen Innenraum einschließen und derart bezüglich der Faserzuführung und der Ablegeöffnung angeordnet sind, dass dem Formkopf im Betrieb zugeführte Fasern zwischen ineinandergreifenden Nadelwalzen hindurch in den Innenraum eintreten und den Innenraum ebenfalls zwischen ineinandergreifenden Nadelwalzen hin- durch verlassen. Der Formkopf ist mithin so gestaltet, dass die zu bearbeitenden Fasern auf dem Weg von der jeweiligen Faserzuführung zur Ablegeöffnung wenigstens zweimal, bevorzugt mehrfach, zwischen ineinandergreifenden Nadelwalzen hindurchtreten müssen. Die ineinandergreifenden Nadelwalzen tragen dabei auf zweifache Weise zur Vergleichmäßigung der Faserverteilung bei. Zum einen bewirken sie schlicht eine gleichmäßige Verteilung schon vereinzelter Fasern. Hinzu kommt, dass die ineinandergreifenden Nadelwalzen Faserklumpen, bestehend aus miteinander verhakten Fasern auflösen und auf diese Weise eine weitere Faservereinzelung bewirken. Letzteres kann auch als Faseröffnung bezeichnet werden. In diesem Sinne besitzt der erfindungsgemäße Formkopf eine größere Faseröffnungskapazität als bekannte Formköpfe. Ein weiterer Vorteil ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Formkopf sowohl lange natürliche, z.B. BaumwollZellulosefasern als auch kurze natürliche, z.B. Holz-Zellulosefasern oder auch Synthesefasern gleichermaßen und in einem Schritt verarbeitet werden können, insbesondere Fasern mit Längen zwischen 2 und 60 mm. Auch lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Formkopf in einem Schritt Faserbetten zwischen beispielsweise 50 g/m2 und 2500 g/m2 erzeugen. Bisher waren für die Verarbeitung derart unterschiedlich langer Fasern unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren erforderlich. So können mit herkömmlichen Formköpfen in einem Schritt beispielsweise mit dem Kardierprozess langfaserige Faserbetten von 10 g/m2 bis 80 g/m2 und mit dem konventionellen Luftlegeprozess kurzfaserige Fa- serbetten von 50 g/m2 bis 2000 g/m2 hergestellt werden.According to the invention, this object is achieved by a molding head of the type mentioned at the beginning, in which the intermeshing needle rollers enclose an interior and are arranged with respect to the fiber feed and the deposit opening in such a way that fibers fed to the molding head during operation enter the interior between intermeshing needle rollers and also leave the interior between interlocking needle rollers. The shaping head is therefore designed in such a way that the fibers to be processed have to pass at least twice, preferably several times, between intermeshing needle rollers on the way from the respective fiber feed to the deposit opening. The intermeshing needle rollers help to even out the fiber distribution in two ways. On the one hand, they simply result in an even distribution of already separated fibers. In addition, the interlocking needle rollers dissolve lumps of fibers consisting of interlocked fibers and in this way bring about further fiber separation. The latter can also be referred to as fiber opening. In this sense, the molding head according to the invention has a larger fiber opening capacity than known molding heads. Another advantage is that with the molding head according to the invention, both long natural, eg Cotton cellulose fibers as well as short natural ones, for example wood cellulose fibers or synthetic fibers, can be processed equally and in one step, in particular fibers with lengths between 2 and 60 mm. Fiber beds between, for example, 50 g / m 2 and 2500 g / m 2 can also be produced in one step with the molding head according to the invention. So far, different devices and methods have been required to process fibers of different lengths. For example, long-fiber fiber beds from 10 g / m 2 to 80 g / m 2 can be produced in one step with conventional molding heads using the carding process and short-fiber fiber beds from 50 g / m 2 to 2000 g / m 2 with the conventional air laying process.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die Längsachsen der Nadelwalzen mit einem drehend angetriebenen Nadelwalzenträger verbunden, dessen Rotationsachse parallel zu den Längsachsen der Nadelwalzen verläuft. Auf diese Weise ist es möglich, die Nadelwalzen nicht nur eine rotatorische sondern auch eine translatorische Bewegung durchführen zu lassen. Die Nadelwalzen haben dabei vorzugsweise jeweils den gleichen Abstand zur Rotationsachse des Nadelwalzenträgers, sind somit auf einer gedachten Zylinderwand angeordnet, die zu einem Zylinder gehört, dessen Mittelachse die Rotationsachse des Nadelwalzenträgers ist. Auch sind die Nadelwalzen auf dieser gedachten Zylinderwand gleichmäßig verteilt, sodass sie jeweils den gleichen Abstand voneinander haben. Die in den Innenraum hineintretenden und aus ihm heraustretenden Fasern treten somit zwischen sich drehenden und gleichzeitig translatorisch bewegenden Nadelwalzen hindurch.In a preferred embodiment variant, the longitudinal axes of the needle rollers are connected to a rotatingly driven needle roller carrier, the axis of rotation of which runs parallel to the longitudinal axes of the needle rollers. In this way it is possible to have the needle rollers not only perform a rotational but also a translatory movement. The needle rollers are preferably each at the same distance from the axis of rotation of the needle roller carrier, and are thus arranged on an imaginary cylinder wall which belongs to a cylinder whose central axis is the axis of rotation of the needle roller carrier. The needle rollers are evenly distributed on this imaginary cylinder wall, so that they are at the same distance from each other. The fibers entering and exiting the interior thus pass between rotating and translationally moving needle rollers.
Die Rotationsbewegung der Nadelwalzen ist dabei vorzugsweise dergestalt, dass einander benachbarte Nadelwalzen einen jeweils entgegengesetzten Drehsinn haben, so wie dies auch für ineinander greifende Zahnräder eines Getriebes gilt. Jedoch sind die ineinander greifenden Nadelwalzen in einer bevorzugten Ausführungsvariante nicht starr, beispielsweise über Zahnräder miteinander gekoppelt, sondern weisen jeweils einen separaten Antrieb auf und können daher beispiels- weise auch mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit angetrieben werden. Dazu sind die Nadeln benachbarter Nadelwalzen in Bezug auf die Nadelwalzenlängs- achsenrichtung so zu einander versetzt, dass Nadeln benachbarter Nadelwalzen unabhängig von den jeweiligen Drehzahlen nicht kollidieren. Die Nadeln sind vorzugsweise in Längsreihen auf den Nadelwalzen angeordnet und zwar besonders bevorzugt abwechselnd ein wenig in Umfangsrichtung der Nadelwalze ver- setzt, so dass sich jeweils eine zickzackförmige Nadelreihe ergibt. Die Nadeln der einzelnen Nadelwalzen stehen dabei jeweils von einem zylinderförmigen Nadelwalzenkörper ab, an dem die einzelnen Nadeln befestigt sind.The rotational movement of the needle rollers is preferably such that adjacent needle rollers have an opposite direction of rotation, as is also the case for intermeshing gear wheels of a transmission. However, in a preferred embodiment variant, the interlocking needle rollers are not rigid, for example coupled to one another via gearwheels, but each have a separate drive and can therefore also be driven, for example, at different rotational speeds. For this purpose, the needles of adjacent needle rollers with respect to the needle roller longitudinal Axial direction offset so that the needles of adjacent needle rollers do not collide regardless of the respective speeds. The needles are preferably arranged in longitudinal rows on the needle rollers, particularly preferably alternately offset a little in the circumferential direction of the needle roller, so that there is a zigzag needle row in each case. The needles of the individual needle rollers each protrude from a cylindrical needle roller body to which the individual needles are attached.
Grundsätzlich ist die Zahl der einen jeweiligen Innenraum umschließenden Nadelwalzen beliebig und wenigstens 4. Eine Anordnung von 8 oder 12 Nadelwal- zen hat jedoch den Vorteil, dass die durch die Drehbewegung benachbarter Nadelwalzen mit unterschiedlichem Drehsinn vorgegebene Transportrichtung im Zwischenraum zwischen den Nadelwalzen derart ist, dass die Transportrichtung in einander gegenüberliegenden Zwischenräumen jeweils entgegengesetzt ist, das heißt, entweder aufeinander zu (in den Innenraum hinein) oder von einander weg (aus dem Innenraum hinaus) gerichtet ist. Der Nadelwalzenträger weist vorzugsweise eine zentrale Welle auf, die konzentrisch zur Rotationsachse des Nadelwalzenträgers ausgerichtet ist und damit zum einen wenigstens einen Teil des Innenraums ausfüllt und zum anderen auch zum Übertragen von Rotationskräften entlang der Welle dient.Basically, the number of needle rollers enclosing a respective interior space is arbitrary and at least 4. An arrangement of 8 or 12 needle rollers has the advantage, however, that the transport direction in the space between the needle rollers, which is predetermined by the rotational movement of adjacent needle rollers with different directions of rotation, is such that the direction of transport in opposite gaps is opposite, that is, either towards one another (into the interior) or away from one another (out of the interior). The needle roller carrier preferably has a central shaft which is aligned concentrically to the axis of rotation of the needle roller carrier and thus on the one hand fills at least part of the interior and on the other hand also serves to transmit rotational forces along the shaft.
Der Faseraufbereitungsraum des Formkopfes besitzt vorzugsweise im Bereich der Nadelwalzen Seiten- und Stirnwände, die die den Innenraum einschließenden Nadelwalzen derart umschließen, dass ein Vorbeiströmen von Fasern außerhalb der Nadelwalzen am Innenraum vorbei weitestgehend verhindert wird. Außerdem sind die parallel zur Rotationsachse und der Längsrichtung der Na- delwalzen verlaufenden Seitenwände oberhalb des Innenraumes vorzugsweise derart aufeinander zu gebogen, dass sich eine gegenüber dem äußeren Durchmesser der Gesamtheit der den Innenraum einschließenden Nadelwalzen verengte Fasereintrittsöffnung ergibt. Diese Fasereintrittsöffnung ist vorzugsweise so bemessen, dass sie dem etwa 1 ,5 bis 2,5fachen des Freiraums entspricht, der zwischen Walzenkörpern einander benachbarter Nadelwalzen besteht. Eine derartige Fasereintrittsöffnung trägt zu Vergleichmäßigung eines Faserstroms und auch eines Luftstroms durch den Innenraum hindurch bei. Die Fasereintrittsöffnung ist dabei vorzugsweise zentral oberhalb des Innenraums angeordnet, so- dass die Fasern den rotierenden, miteinander kämmenden und translatorisch bewegten Nadelwalzen möglichst zentral zugeführt werden.The fiber processing space of the molding head preferably has side and end walls in the area of the needle rollers, which enclose the needle rollers enclosing the interior in such a way that fibers flowing outside the needle rollers past the interior are largely prevented. In addition, the side walls running parallel to the axis of rotation and the longitudinal direction of the needle rollers above the interior are preferably bent towards one another in such a way that a fiber inlet opening narrows relative to the outer diameter of the entirety of the needle rollers enclosing the interior. This fiber inlet opening is preferably dimensioned such that it corresponds to approximately 1.5 to 2.5 times the free space that exists between roller bodies of adjacent needle rollers. Such a fiber inlet opening helps to even out a fiber flow and also an air flow through the interior. The fiber inlet opening is preferably arranged centrally above the interior, so that the fibers are fed as centrally as possible to the rotating, intermeshing and translationally moved needle rollers.
Unterhalb des Innenraums ist vorzugsweise ein Sieb angeordnet und der Ablegeöffnung zugeordnet. Dieses Sieb verläuft vorzugsweise entlang eines gedachten Zylinderwandsegmentes, welches einem gedachten Zylinder entspricht, dessen Mittelachse die Rotationsachse des Nadelwalzenträgers ist.A screen is preferably arranged underneath the interior and assigned to the deposit opening. This screen preferably runs along an imaginary cylinder wall segment, which corresponds to an imaginary cylinder, the central axis of which is the axis of rotation of the needle roller carrier.
Beim Einsatz von längeren Fasern mit einer Länge von 10 bis 60 mm wird das Sieb vorzugsweise von wenigstens annähernd parallel zueinander und zu den Längsachsen der Nadelwalzen verlaufenden Siebstäben gebildet, die vorzugsweise einen runden Querschnitt haben. Der Querschnitt der Siebstäbe ist vorzugsweise so gewählt, dass er im Durchmesser etwa der Hälfte der Faserlänge der längsten zu verarbeitenden Fasern entspricht. Der Abstand der Siebstäbe voneinander entspricht ebenfalls vorzugsweise der Hälfte der Faserlänger der längsten zu verarbeitenden Fasern. Ein derartiges Sieb wirkt im aerodynamischen Sinne als Diffusor und trägt so zur Vergleichmäßigung des Luftstromes unterhalb des Innenraums bei. So entsteht für ein auf dem Transportband abgelegtes Faserbett ein gleichmäßiger Luftstrom zwischen der Faserzuführung für die aufzubereitenden Fasern und der Saugbox unterhalb des Transportbandes.When using longer fibers with a length of 10 to 60 mm, the sieve is preferably formed by sieve bars which run at least approximately parallel to one another and to the longitudinal axes of the needle rollers and which preferably have a round cross section. The cross section of the sieve bars is preferably selected so that its diameter corresponds to approximately half the fiber length of the longest fibers to be processed. The distance between the sieve bars also preferably corresponds to half the fiber length of the longest fibers to be processed. Such a sieve acts in the aerodynamic sense as a diffuser and thus helps to even out the air flow below the interior. This creates a uniform air flow for a fiber bed placed on the conveyor belt between the fiber feed for the fibers to be processed and the suction box below the conveyor belt.
Beim Einsatz von kürzeren Fasern mit einer Länge bis 10 mm wird das Sieb von hinlänglich bekannten Drahtgitternetzen oder Stahlplatten mit regelmäßigen, sich wiederholenden, geometrischen Öffnungen gebildet. Öffnungsformen können rund, stadionförmig (oval) oder rechteckig sein. Ihre Anzahl, Größe und Anord- nung ist abhängig vom gewünschten Öffnungsgrad, dem Verhältnis zwischen Durchlass- und Gesamtfläche des Siebes.When using shorter fibers with a length of up to 10 mm, the sieve is formed from well-known wire mesh or steel plates with regular, repeating, geometric openings. Opening shapes can be round, stadium-shaped (oval) or rectangular. Their number, size and arrangement depend on the desired degree of opening, the ratio between the passage area and the total area of the sieve.
Entsprechend der bis hierhin beschriebenen Vorrichtungen wird die eingangs genannte Aufgabe auch durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem in dem Formkopf nicht nur ein Verteilen von bereits vereinzelten Fasern, sondern auch ein Öffnen von Faserklumpen und damit ein Vereinzeln von Fasern erfolgt, und zwar mit Hilfe rotierender, ineinander greifender Nadelwalzen. Dabei werden die Fasern zwischen rotierenden und ineinander greifenden Nadelwalzen hindurch in einen Innenraum geführt und verlassen diesen Innenraum anschlie- ßend zwischen rotierenden, ineinander greifenden Nadelwalzen hindurch.According to the devices described so far, the above-mentioned object is also achieved by a method of the type mentioned in the introduction, in which not only a distribution of already separated fibers in the molding head, but also an opening of fiber lumps and thus a separation of fibers takes place with the help of rotating, interlocking needle rollers. The fibers are guided between rotating and intermeshing needle rollers into an interior and then leave this interior between rotating, intermeshing needle rollers.
Dazu werden die Nadelwalzen vorzugsweise während des Zuführens der Fasern zum Innenraum quer zur Rotationsachse der Nadelwalzen bewegt. Die Bewegung der Nadelwalzen (rotatorisch und translatorisch) ist vorzugsweise so eingestellt, dass die Fasern oder wenigstens ein Teil der Fasern dem Innenraum mehr- fach zugeführt werden, bevor die Fasern einen Faseraufbereitungsraum, in dem sich der Innenraum befindet, verlassen.For this purpose, the needle rollers are preferably moved transversely to the axis of rotation of the needle rollers while the fibers are being fed to the interior. The movement of the needle rollers (rotary and translatory) is preferably set such that the fibers or at least some of the fibers are fed into the interior several times before the fibers leave a fiber processing space in which the interior is located.
Außerdem wird zur Durchführung des Verfahrens vorzugsweise ein Luftstrom erzeugt, der von oben nach unten durch den Innenraum hindurchtritt. Dieser Luftstrom wird vorzugsweise durch ein Sieb unterhalb des Innenraums vergleichmäßigt. Außerdem wird der Luftstrom vorzugsweise oberhalb des Innenraums durch eine gegenüber dem Innenraum verengte Fasereintrittsöffnung hindurchgeführt. Auch dieses trägt zur Vergleichmäßigung des Luftstroms bei. Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.In addition, to carry out the method, an air stream is preferably generated which passes through the interior from top to bottom. This air flow is preferably evened out through a sieve below the interior. In addition, the air flow is preferably passed above the interior through a fiber inlet opening narrowed relative to the interior. This also helps to even out the air flow. The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment.
Von den Figuren zeigen:From the figures show:
Figur 1 : einen Ausschnitt aus einer Anlage zum Herstellen eines Faservlieses mit einem erfindungsgemäßen Formkopf; undFigure 1: a section of a system for producing a nonwoven fabric with a molding head according to the invention; and
Figur 2: eine Aufsicht auf den Formkopf aus Figur 1.FIG. 2: a top view of the molding head from FIG. 1.
Die in Figur 1 dargestellte Anlage 10 zum Herstellen eines Faservlieses umfasst einen Formkopf 12, welcher oberhalb eines Transportbandes 14 angeordnet ist. Das Transportband 14 ist luftdurchlässig. Der Formkopf 12 besitzt eine untere Ablegeöffnung 16 oberhalb des Transportbandes 14. Unterhalb des Transportbandes 14 und unterhalb der Ablegeöffnung 16 ist eine Saugbox 18 angeordnet. Mit Hilfe der Saugbox 18 kann ein gerichteter Luftstrom durch den Formkopf 12 aus dessen Ablegeöffnung 16 heraus, durch das Transportband 14 hindurch und in die Saugbox 18 hinein erzeugt werden.The system 10 shown in FIG. 1 for producing a nonwoven fabric comprises a molding head 12 which is arranged above a conveyor belt 14. The conveyor belt 14 is permeable to air. The molding head 12 has a lower storage opening 16 above the conveyor belt 14. A suction box 18 is arranged below the conveyor belt 14 and below the storage opening 16. With the aid of the suction box 18, a directed air flow can be generated through the molding head 12 out of its storage opening 16, through the conveyor belt 14 and into the suction box 18.
Mit Hilfe des Luftstromes können vom Formkopf 12 auf dem Transportband 14 abgelegte Fasern sicher auf das Transportband 14 gesaugt werden. Vom Formkopf 12 auf dem Transportband 14 abgelegte Fasern bilden auf dem Transportband 14 ein Faserbett (nicht dargestellt). Indem das Transportband 14 kontinuierlich umlaufend angetrieben ist, kann auf dem Transportband 14 ein kontinuierliches Faserbett erzeugt werden, wenn gleichzeitig kontinuierlich Fasern vom Formkopf 12 auf dem Transportband 14 abgelegt werden. Dieses kontinuierlich erzeugte Faserbett wird in Figur 1 nicht weiter dargestellten, weiteren Bearbeitungsstufen zugeführt, beispielsweise solchen, bei denen das Faserbett anschließend verpresst wird.With the help of the air flow, fibers deposited by the molding head 12 on the conveyor belt 14 can be safely sucked onto the conveyor belt 14. Fibers deposited by the forming head 12 on the conveyor belt 14 form a fiber bed (not shown) on the conveyor belt 14. By continuously driving the conveyor belt 14, a continuous fiber bed can be produced on the conveyor belt 14 if fibers from the forming head 12 are simultaneously deposited on the conveyor belt 14. This continuously produced fiber bed is fed to further processing stages, not shown in FIG. 1, for example those in which the fiber bed is subsequently pressed.
Weitere, sich anschließende Verbindungstechniken sind denkbar; sie richten sich nach den geforderten Eigenschaften des Produkts wie geringer Kleberanteil oder hohe Reißfestigkeit auch im feuchten Zustand. So sind hier neben Wasserstrahlverfestigung, "Anwendung von hohen Drücken an ausgewählten Punkten, Wasserstoffbrückenbindung auch Ultraschallverbinden, Binden durch Erhitzen, z.B. mit Heißluft sowie durch den Einsatz von Latex-Dispersionen zu nennen.Further, subsequent connection techniques are conceivable; they depend on the required properties of the product, such as a low adhesive content or high tear resistance, even when wet. In addition to water jet consolidation, "application of high pressures at selected points, hydrogen bonding also ultrasound bonding, bonding by heating, e.g. with hot air and the use of latex dispersions.
Die ein jeweiliges Faserbett bildenden Fasern sind üblicherweise natürliche, z.B. Zellulosefasern gemischt mit Synthesefasern, z.B. sogenannten Bikomponenten- Fasern. Letztere haben bevorzugt eine Seele aus PET oder PP und sind mit einem Mantel aus PE umgeben. Beim Erhitzen schmilzt der PE-Mantel und führt dazu, dass sich eine jeweilige Bikomponenten-Faser mit einer natürlichen oder synthetischen Nachbarfaser oder funktioneilen Bestandteilen verbindet. Solche funktioneilen Bestandteile des Faserbettes, die dem Formkopf 12 zugeführt werden, können beispielsweise superabsorbierende Polymere sein (SAP), die dazu führen, dass mittels eines so erzeugten Faservlieses Flüssigkeiten effizient gebunden werden können. Diese Eigenschaft ist insbesondere dann gewünscht, wenn das Faservlies zu absorbierenden Artikeln, wie Windeln, Damenbinden oder Saugeinlagen weiterverarbeitet werden soll.The fibers forming a respective fiber bed are usually natural, for example cellulose fibers mixed with synthetic fibers, for example so-called bicomponent fibers. The latter preferably have a core made of PET or PP and are surrounded by a jacket made of PE. When heated, the PE jacket melts and causes a respective bicomponent fiber to combine with a natural or synthetic neighboring fiber or functional components. Such functional components of the fiber bed that are fed to the forming head 12 can be, for example, superabsorbent polymers (SAP), which lead to the fact that liquids can be bound efficiently by means of a fiber fleece produced in this way. This property is particularly desirable when if the nonwoven is to be processed into absorbent articles such as diapers, sanitary napkins or absorbent pads.
Der Formkopf 12 umschließt einen Faseraufbereitungsraum 20, in den ein oder mehrere Faserzuführungen 22 münden - in Figur 1 ist nur eine solche Faserzu- führung 22 dargestellt. Mit mehreren Faserzuführungen lassen sich Fasern unterschiedlicher Art, beispielsweise Zellulosefasern oder Bikomponenten-Fasern sowie weitere, dem Faserbett zuzuführende Stoffe wie SAP oder geruchsabsorbierende Bestandteile unabhängig voneinander zuführen. Die Faserzuführung 22 sorgt für eine gleichmäßige Zufuhr vorgeöffneter Fasern über die gesamte Breite des Faseraufbereitungsraums 20, siehe Figur 2.The shaping head 12 encloses a fiber processing space 20 into which one or more fiber feeds 22 open - only one such fiber feed 22 is shown in FIG. With several fiber feeds, fibers of different types, for example cellulose fibers or bicomponent fibers, as well as other substances to be fed to the fiber bed, such as SAP or odor-absorbing constituents, can be fed in independently of one another. The fiber feed 22 ensures a uniform feed of pre-opened fibers over the entire width of the fiber processing space 20, see FIG. 2.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist als Faserzuführung eine volumetri- sche Dosiereinheit vorgesehen, die mittig oberhalb des Faseraufbereitungsraums 20 angeordnet ist, also nicht seitlich, wie in den Figuren abgebildet. Bei der bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt somit die Faserzuführung von oben in den Faseraufbereitungsraum.In a preferred embodiment variant, a volumetric metering unit is provided as the fiber feed, which is arranged centrally above the fiber processing space 20, that is to say not laterally, as shown in the figures. In the preferred embodiment variant, the fiber is thus fed into the fiber processing space from above.
In dem Faseraufbereitungsraum 20 ist ein- in Figur 1 nur durch seine zentrale Antriebswelle 24 dargestellter Nadelwalzenträger 26 angeordnet, der auf einer gedachten Zylindermantelfläche gleichmäßig verteilt acht Nadelwalzen 28 trägt. Die Zylindermantelfläche des Nadelwalzenträgers 26 ist durch die mit 26 be- zeichnete strichpunktierte Linie angedeutet. In Figur 2 ist der Nadelwalzenträger 26 besser zu erkennen.A needle roller carrier 26, which is shown in FIG. 1 only by its central drive shaft 24 and which carries eight needle rollers 28 evenly distributed on an imaginary cylinder jacket surface, is arranged in the fiber processing space 20. The cylindrical outer surface of the needle roller carrier 26 is indicated by the dash-dotted line labeled 26. The needle roller carrier 26 can be seen better in FIG.
Jede der Nadelwalzen 28 besitzt einen Nadelwalzenkörper 30 mit daran befestigen, in Längsrichtung des Nadelwalzen körpers 30 in Reihen angeordneten Nadeln 32. Die Nadeln haben einen Durchmesser zwischen 1 und 6 mm und bevor- zugt zwischen 2 und 4 mm. Der Abstand den die Nadeln 32 innerhalb einer Reihe voneinander haben, beträgt zwischen 10 und 20 mm und liegt typischerweise in der Größenordnung von 15 mm. Die Nadelwalzen 28 greifen, wie in Figur 1 dargestellt, ineinander und umschließen einen Innen räum 34.Each of the needle rollers 28 has a needle roller body 30 with attached needles 32 arranged in rows in the longitudinal direction of the needle roller body 30. The needles have a diameter between 1 and 6 mm and preferably between 2 and 4 mm. The distance between the needles 32 within a row is between 10 and 20 mm and is typically on the order of 15 mm. The needle rollers 28 engage, as shown in Figure 1, and enclose an interior 34th
Der Nadelwalzenträger 26 ist um seine zentrale Welle 24 derart drehbar, dass sämtliche der Nadelwalzen 28 auf der strichpunktiert angedeuteten Bahn krei- send zu bewegen sind. Hierzu weist der Nadelwalzenträger 26 einen zentralen elektrischen Antriebsmotor 36 auf.The needle roller carrier 26 can be rotated about its central shaft 24 in such a way that all of the needle rollers 28 can be moved in a circle on the path indicated by dash-dotted lines. For this purpose, the needle roller carrier 26 has a central electric drive motor 36.
Jede Nadelwalze 28 ist durch einen eigenen Elektromotor 38 angetrieben, sodass die Nadelwalzen 28 unabhängig voneinander rotieren können. Wie Figur 2 zu entnehmen ist, sind dazu die Nadeln 32 einander benachbarter Nadelwalzen in Längsrichtung der Nadelwalzen zueinander versetzt angeordnet, sodass die Nadeln 32 benachbarter Nadelwalzen nicht miteinander kollidieren, wenn die Nadelwalzen 28 unabhängig voneinander rotieren.Each needle roller 28 is driven by its own electric motor 38, so that the needle rollers 28 can rotate independently of one another. As can be seen in FIG. 2, the needles 32 of adjacent needle rollers are offset from one another in the longitudinal direction of the needle rollers, so that the needles 32 of adjacent needle rollers do not collide with one another when the needle rollers 28 rotate independently of one another.
Zwischen den Walzenkörpern 30 benachbarter Nadelwalzen 28 ergibt sich jeweils ein Freiraum 40, in den die Nadeln 32 der benachbarten Nadelwalzen 28 hineinrangen. Fasern, die in dem Faseraufbereitungsraum 20 mittels der Zuführung 22 oberhalb der Nadelwalzen 28 und damit oberhalb des Innenraums 34 zugeführt werden, müssen durch den jeweiligen Freiraum 40 hindurch und damit zwischen miteinander kämmenden Nadelwalzen 28 hindurch in den Innenraum 34 eintreten. Ebenso müssen Fasern den Innenraum 34 durch einen oder mehre- re der Freiräume 40 zwischen den benachbarten Nadelwalzen 28 hindurch wieder verlassen.Between the roller bodies 30 of adjacent needle rollers 28 there is a free space 40, into which the needles 32 of the adjacent needle rollers 28 penetrate. Fibers, which are fed in the fiber processing space 20 by means of the feed 22 above the needle rollers 28 and thus above the interior 34, must enter the interior 34 through the respective free space 40 and thus between intermeshing needle rollers 28. Likewise, fibers must leave the interior 34 again through one or more of the free spaces 40 between the adjacent needle rollers 28.
Mittels der Faserzuführung 22 dem Faseraufbereitungsraum 20 oberhalb des Innenraums 34 zugeführte Fasern müssen somit mindestens zwei mal durch die Freiräume 40 zwischen benachbarten Nadelwalzen 28 hindurchtreten, bevor die Fasern den Faseraufbereitungsraum 20 im Bereich der Ablegeöffnung 16 verlassen. Dabei treten die Fasern durch den Innenraum 34 hindurch. Im Betrieb werden sowohl der Nadelwalzenträger 26 als auch jeweils die Nadelwalzen 28 rotierend angetrieben, sodass jede Nadelwalze 28 gleichzeitig eine Rotationsbewe- gung durchführt und eine translatorische Bewegung entlang der strichpunktierten Linie.Fibers fed to the fiber processing space 20 above the interior 34 by means of the fiber feed 22 must therefore pass through the spaces 40 between adjacent needle rollers 28 at least twice before the fibers leave the fiber processing space 20 in the area of the deposit opening 16. The fibers pass through the interior 34. In operation, both the needle roller carrier 26 and the needle rollers 28 are driven in rotation, so that each needle roller 28 simultaneously rotates. tion and a translational movement along the dash-dotted line.
Jeweils benachbarte Nadelwalzen 28 sind miteinander entgegengesetztem Drehsinn angetrieben, sodass sie sich bei gleicher Drehzahl so verhalten, wie miteinander kämmende Zahnräder. Dies führt für einen jeweiligen Freiraum 40 dazu, dass die in dem Freiraum 40 hineinragenden Nadeln 32 eine Fasertransportrichtung vorgeben, die entweder in den Innenraum 34 hineingerichtet ist, oder aus ihm heraus. Auf diese Weise können Fasern in gewünschter Weise mehrfach in den Innenraum 34 hineintreten und wieder aus ihm heraus befördert werden, bevor sie schließlich den Faseraufbereitungsraum 20 durch die Ablegeöffnung 16 hindurch verlassen.Adjacent needle rollers 28 are driven in opposite directions of rotation, so that they behave at the same speed as meshing gears. For a respective free space 40, this leads to the needles 32 projecting into the free space 40 specifying a fiber transport direction which is either directed into the interior 34 or out of it. In this way, fibers can enter and be conveyed out of the interior 34 several times in the desired manner before they finally leave the fiber processing space 20 through the deposit opening 16.
Die in Figur 1 dargestellte Anzahl von 8 Nadelwalzen hat ebenso wie eine alternativ mögliche Zahl von 12 oder 16 Nadelwalzen den Vorteil, dass die Transportrichtung innerhalb diametral gegenüberliegender Freiräume 40 entgegengesetzt ist, sodass Fasern in der in Figur 1 beispielhaft dargestellten Situation nicht durch den oberen Freiraum in den Innenraum 34 transportiert und den Innenraum 34 sofort durch den unteren Freiraum wieder verlassen.The number of 8 needle rollers shown in FIG. 1, as well as an alternatively possible number of 12 or 16 needle rollers, has the advantage that the transport direction within diametrically opposite free spaces 40 is opposite, so that fibers in the situation shown by way of example in FIG. 1 do not pass through the upper free space transported into the interior 34 and immediately leave the interior 34 again through the lower free space.
Zur Vergleichmäßigung des mit Hilfe des Formkopfes 12 zu erzeugenden Faserbettes ist unterhalb der Nadelwalzen 28 ein zylinderartig gewölbtes Sieb 42 vor- gesehen. Dieses Sieb ist in der einer für die Verarbeitung von längeren Fasern bevorzugten Ausführungsvariante des Formkopfe von einer Vielzahl parallel zu den Längsachsen der Nadelwalzen 28 und der Rotationsachse des Nadelwalzenträgers verlaufenden Stäben gebildet. Diese Stäbe haben einen kreisrunden Querschnitt und einen Durchmesser von 2 cm. Der Abstand der Stäbe voneinan- der beträgt ebenfalls jeweils 2 cm. Ein derartiges Sieb ist für Faser mit einer maximalen Faserlänge (Stapellänge) von etwa 40 mm geeignet. Dies sind Faserlängen, wie sie bei Baumwollfasern und bei Viskosestapelfasern üblich sind. Wie zuvor erwähnt, können für andere Fasertypen auch Siebe herkömmlicher Öffnungsgeometrie, also mit runden oder ovalen Löchern bzw. Längsschlit∑en, vorgesehen sein.In order to even out the fiber bed to be produced with the aid of the forming head 12, a cylinder-like curved screen 42 is provided below the needle rollers 28. In the embodiment variant of the molding head preferred for the processing of longer fibers, this sieve is formed by a multiplicity of rods running parallel to the longitudinal axes of the needle rollers 28 and the axis of rotation of the needle roller carrier. These rods have a circular cross section and a diameter of 2 cm. The distance between the bars is also 2 cm. Such a sieve is suitable for fibers with a maximum fiber length (staple length) of approximately 40 mm. These are fiber lengths that are common with cotton fibers and with viscose staple fibers. As previously mentioned, sieves of conventional opening geometry, that is to say with round or oval holes or longitudinal slits, can also be provided for other types of fibers.
Der Abstand des Siebs 42 von den freien Enden der Nadeln 32 beträgt zwischen 1 und 30 mm und vorzugsweise zwischen 1 und 10 mm.The distance of the screen 42 from the free ends of the needles 32 is between 1 and 30 mm and preferably between 1 and 10 mm.
Zur weiteren Vergleichmäßigung des Faserstromes sind die Seitenwände des Faseraufbereitungsraums 20 in dem mit 46 bezeichneten Bereich nach innen eingezogen, sodass sich oberhalb der Nadelwalzen 28 eine verengte Fasereintrittsöffnung ergibt. Deren in Figur 1 zu erkennende Breite entspricht etwa dem 1 ,5 bis 2,5fachen der Breite eines jeweiligen Freiraums 40 zwischen einander benachbarten Nadelwalzen 28. Ähnlich wie im Bereich 46 oberhalb der Nadelwalzen 28 können auch unterhalb der Nadelwalzen 28 eingezogene Seiten- wandbereiche 46a vorgesehen sein.To further even out the fiber flow, the side walls of the fiber processing space 20 are drawn inward in the area denoted by 46, so that there is a narrowed fiber inlet opening above the needle rollers 28. Their width, which can be seen in FIG. 1, corresponds approximately to 1.5 to 2.5 times the width of a respective free space 40 between adjacent needle rollers 28. Similar to the area 46 above the needle rollers 28, side wall regions 46a drawn in below the needle rollers 28 can also be provided his.
Weiterhin können die zwischen den gegebenenfalls eingezogenen Seitenwänden des Faseraufbereitungsraums 20 und den Nadelwalzen verbleibenden Zwickel mit Faserführungskörpern 48 versehen sein, die den Freiraum zwischen einer jeweiligen Seitenwand und den Nadelwalzen beschränken. Diese Faserführungskörper 48 sind mit dem Nadelwalzenträger 26 verbunden und rotieren mit diesem mit. Ähnliche Faserführungskörper können auch auf der zentralen Welle 24 angeordnet sein.Furthermore, the gussets remaining between the optionally drawn-in side walls of the fiber processing space 20 and the needle rollers can be provided with fiber guide bodies 48 which limit the free space between a respective side wall and the needle rollers. These fiber guide bodies 48 are connected to the needle roller carrier 26 and rotate with it. Similar fiber guide bodies can also be arranged on the central shaft 24.
Nicht dargestellt sind frei drehende Walzen, die an der Unterseite der Seitenwände angeordnet sind und den Faseraufbereitungsraum 20 unterhalb des Siebs 42 gegenüber dem Transportband 14 abdichten.Freely rotating rollers, which are arranged on the underside of the side walls and seal the fiber processing space 20 below the sieve 42 with respect to the conveyor belt 14, are not shown.
Mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung und deren Betriebsweise lassen sich die folgenden, neuartigen Produkte herstellen: Ein Vlies für die Herstellung von TamponsWith the device described above and its mode of operation, the following new products can be produced: A fleece for the production of tampons
Tampons werden derzeit als Vliese mit langfaserigen Materialien mit Hilfe von Kardierverfahren geformt, d. h. die Fasern werden in Längsrichtung mit der Vortriebsrichtung der Endlosablagebänder abgelegt. Dabei bildet sich durch die ge- richtete Ablegeform ein Ungleichgewicht bei der Reißfestigkeit zwischen Vortriebsrichtung und quer dazu aus. Die Reißfestigkeit ist in Längsrichtung höher als in Querrichtung.Tampons are currently formed as nonwovens with long fiber materials using carding processes, i.e. H. the fibers are laid down in the longitudinal direction with the direction of advance of the endless storage belts. The directional laying form creates an imbalance in the tensile strength between the direction of advance and transverse to it. The tensile strength is higher in the longitudinal direction than in the transverse direction.
Durch die nach in dieser Anmeldung beschriebenem Verfahren abgelegten langen Fasern bis 60 mm erfolgt eine andere, für das Anwendungsgebiet verbesser- te, vergleich mäßigte Festigkeit, die positive Auswirkungen auf den Artikel Tampon hat.The long fibers of up to 60 mm deposited according to the method described in this application result in a different, more uniform strength, improved for the area of application, which has a positive effect on the article tampon.
Hierfür wird die erfindungsgemäße Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren dazu benutzt, ein Faserbett aus Viskosefasern für Tampons herzustellen. Diese Fasern sind entweder sogenannte trilobal geformte Fasern oder übliche runde Fasern oder eine Mischung aus beidem. Typische Faserparameter sind 1 ,7 bis 6,7 dtex mit einer LängeJ zwischen 20 und 60 mm. Ein typisches Flächengewicht für ein Vlies für eine solche Anwendung ist je nach Tampontyp zwischen 200 und 1000 g/m2. Für derartige Vliese für Tampons werden gelegentlich Baumwollfasern genutzt. Auch diese Fasern können mit der beschriebenen Vorrichtung und dem beschriebenen Verfahren verarbeitet werden. Das endgültige Vlies kann aus zwei oder mehr Schichten zusammengesetzt sein. Jede dieser Schichten kann Fasern unterschiedlicher Spezifikation enthalten. Nach dem Formieren des Faserbettes wird dieses mit Kalanderwalzen verdichtet und in Rollen oder Blöcken als Zwischenprodukt für die Herstellung fertiger Tampons ausgeliefert.For this purpose, the device according to the invention, the method according to the invention is used to produce a fiber bed from viscose fibers for tampons. These fibers are either so-called trilobal shaped fibers or conventional round fibers or a mixture of both. Typical fiber parameters are 1.7 to 6.7 dtex with a length J between 20 and 60 mm. A typical basis weight for a fleece for such an application is between 200 and 1000 g / m 2 , depending on the tampon type. Cotton fibers are occasionally used for such fleeces for tampons. These fibers can also be processed with the described device and the described method. The final nonwoven can be composed of two or more layers. Each of these layers can contain fibers of different specifications. After the fiber bed has been formed, it is compacted with calender rolls and delivered in rolls or blocks as an intermediate product for the manufacture of finished tampons.
Vliese für die AutomobilindustrieNonwovens for the automotive industry
Die hier beschriebene Vorrichtung und das Verfahren erlauben es ebenfalls, Flachsfasern oder Hanffasern oder ähnliche natürliche Fasern für sich oder gemischt mit synthetischen Fasern zu verarbeiten. Die Faserlänge solcher natürli- eher Fasern beträgt typischerweise 50 mm. Da es sich bei diesen Fasern um ein Naturprodukt handelt, kommen jedoch ebenso solche Fasern vor, die kürzer sind als 20 mm oder die länger sind als 120 mm. Die synthetischen Fasern können entweder Polypropylenfasern oder Polyesterfasern sein, deren dtex-Werte zwi- sehen 1,7 und 20 liegen. Die Faserlänge der synthetischen Fasern beträgt für dieses Produktbeispiel 12 bis 38 mm. Das Flächengewicht der entsprechenden Vliese liegt typischerweise zwischen 1200 und 2500 g/m2.The device and the method described here also allow flax fibers or hemp fibers or similar natural fibers to be processed on their own or mixed with synthetic fibers. The fiber length of such natural rather fibers is typically 50 mm. Since these fibers are a natural product, there are also fibers that are shorter than 20 mm or longer than 120 mm. The synthetic fibers can be either polypropylene fibers or polyester fibers, the dtex values of which are between 1.7 and 20. The fiber length of the synthetic fibers is 12 to 38 mm for this product example. The basis weight of the corresponding nonwovens is typically between 1200 and 2500 g / m 2 .
Träqeryliese als Unterlagen für weitere abzulegende SchichtenTräqeryliese as documents for further layers to be deposited
Es ist weiterhin möglich, Trägervliese mit einem Flächengewicht von 40 bis 100 g/m2 herzustellen. Eingesetzte Fasern sind hier neben o.a. Fasern synthetische Bindefasern, insbesondere sogenannte Bikomponentenfasem, deren dtex-Werte zwischen 1 ,7 und 20 liegen. Die Faserlänge der synthetischen Bindefasern beträgt 3 bis 36 mm. Die Trägervliese können die Unterlage sein für weitere abzulegende Schichten mit funktionellen Bestandteilen, da sie als verdichtetes Trä- gervliese für Fasern und/oder Bestandteile wie auffangende Filter wirken. Das Trägervlies wird dafür auf das Transportband 14 abgewickelt und die Fasern und/oder funktioneile Bestandteile werden anstatt auf das Transportband auf das Trägervlies abgelegt.It is also possible to produce carrier webs with a basis weight of 40 to 100 g / m 2 . In addition to the fibers mentioned above, the fibers used here are synthetic binding fibers, in particular so-called bicomponent fibers, whose dtex values are between 1, 7 and 20. The fiber length of the synthetic binding fibers is 3 to 36 mm. The backing nonwovens can be the base for further layers to be deposited with functional components, since they act as compacted backing nonwovens for fibers and / or components like collecting filters. For this purpose, the carrier fleece is unwound on the conveyor belt 14 and the fibers and / or functional components are deposited on the carrier fleece instead of on the conveyor belt.
Vliese für Hygieneartikel wie Babvwindeln. Damenbinden. Inkontinenzprodukte und dergleichen.Nonwovens for hygiene items such as baby diapers. Sanitary napkins. Incontinence products and the like.
Bei o.a. Hygieneartikeln gibt es eine dem Körper zugewandte Seite. Für diese werden u.a. spezielle, die Flüssigkeit schnell in den darunterliegenen absorbierenden Kern transportierenden Vliese eingesetzt. Zum Herstellen derartiger Aufnahme-Vliese (acquisition oder intake layer) wird ein Faserbett, das Polyesterfa- sern enthält, erzeugt. Diese Polyesterfasern haben dtex-Werte zwischen 3,3 und 16,7 und eine Faserlänge zwischen 24 und 36 mm. Nach dem Formieren des Faserbettes werden die Fasern mit Styrenbutadiengummi (SBR = styrene buta- diene rubber) gebunden oder mit einem anderen Bindemittel wie EVA (Ethylenvi- nylacetat) oder einem Acryl. Ein typisches Flächengewicht für solche Vliese für Hygieneartikel liegt zwischen 20 und 100 g/m2.In the case of the above-mentioned hygiene articles, there is a side facing the body. For this purpose, special nonwovens are used, which quickly transport the liquid into the underlying absorbent core. A fiber bed which contains polyester fibers is produced in order to produce such acquisition webs (acquisition or intake layer). These polyester fibers have dtex values between 3.3 and 16.7 and a fiber length between 24 and 36 mm. After the fiber bed has been formed, the fibers are bound with styrene butadiene rubber (SBR = styrene butadiene rubber) or with another binder such as EVA (ethylene vinyl nyl acetate) or an acrylic. A typical basis weight for such nonwovens for hygiene articles is between 20 and 100 g / m 2 .
Vliese für die Verwendung als feuchte Kosmetik-HautpflegetücherNonwovens for use as moist cosmetic skin care wipes
Die beschriebene Vorrichtung und das Verfahren können ebenso dazu benutzt werden, ein Vlies zu erzeugen, welches Polypropylenfasern oder Polyesterfasern mit dtex-Werten zwischen 1,0 und 3,3 sowie Faserlängen zwischen 24 und 38 mm enthält. Für den Zweck der Flüssigkeitsaufnahme können Viskosefasern oder aufgelockerte Holzzellulosepulpefasern (fluff pulp) mit den Polypropylenoder Polyesterfasern gemischt werden, entweder als gleichmäßige Mischung oder in Schichten. Das Vlies wird in nachfolgenden Verarbeitungsschritten wasserstrahlverfestigt oder auf andere Art und Weise verfilzt. Außerdem kann Latex auf eine oder beide Oberflächen des Vlieses aufgebracht werden, um das Fusseln zu verhindern.The described device and the method can also be used to produce a fleece which contains polypropylene fibers or polyester fibers with dtex values between 1.0 and 3.3 and fiber lengths between 24 and 38 mm. For the purpose of liquid absorption, viscose fibers or loosened wood cellulose pulp fibers (fluff pulp) can be mixed with the polypropylene or polyester fibers, either as a uniform mixture or in layers. In subsequent processing steps, the nonwoven is hydroentangled or matted in some other way. Latex can also be applied to one or both surfaces of the nonwoven to prevent linting.
Die vier zuletzt beschriebenen Produktvariationen zeigen die große Bandbreite der Vliese, die mit Hilfe des beschriebenen Formkopfes erzeugt werden kann. Derartige Produkte sind mit bekannten Airformprozessen nicht zu erzeugen und stellen daher selbst neue (Zwischen-)Produkte dar. The four product variations described last show the wide range of nonwovens that can be created using the described molding head. Products of this type cannot be produced with known airform processes and therefore represent new (intermediate) products themselves.

Claims

Patentansprüche claims
1. Formkopf für eine Vorrichtung zum Herstellen eines Faservlieses durch Ablegen von Fasern auf einen Transportband, mit einer Faserzuführung, die in einen Faseraufbereitungsraum mündet, welcher eine untere Ablegeöffnung zur Abgabe von Fasern aufweist, wobei in dem Faseraubereitungsraum ineinandergreifende Nadelwalzen mit parallel zueinander ausgerichteten Längsachsen angeordnet sind, die um ihre jeweilige Längsachse rotieren können, dadurch gekennzeichnet, dass die ineinandergreifenden Nadelwalzen (28) einen Innenraum (34) einschließen, wobei die Faserzuführung (22) außerhalb des Innenraums (34) derart angeordnet ist, dass dem Formkopf (12) ■•« im Betrieb zugeführte Fasern zwischen ineinandergreifenden Nadelwalzen (28) hindurch in der quer zu den Längsachsen der Nadelwalzen verlaufen- den Richtung in den Innenraum eintreten müssen und den Innenraum (34) ebenfalls zwischen ineinandergreifenden Nadelwalzen (28) hindurch in einer wiederum quer zu den Längsachsen der Nadelwalzen verlaufenden Richtung hindurch verlassen müssen.1. Forming head for a device for producing a nonwoven fabric by depositing fibers on a conveyor belt, with a fiber feed that opens into a fiber processing space, which has a lower storage opening for the delivery of fibers, wherein intermeshing needle rollers with longitudinal axes aligned parallel to one another are arranged in the fiber processing space are that can rotate about their respective longitudinal axis, characterized in that the interlocking needle rollers (28) enclose an interior (34), the fiber feed (22) being arranged outside the interior (34) in such a way that the molding head (12) ■ • "have to pass to enter the direction into the interior space in operation supplied fibers between interlocking needle rollers (28) in the transverse verlaufen- to the longitudinal axes of the needle rollers and the inner space (34) also between mating needle rollers (28) into a turn, transverse to the Longitudinal axes of the N must pass through the direction of the noble rollers.
2. Formkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsach- sen der Nadelwalzen mit einem drehend angetriebenen Nadelwalzenträger verbunden sind, dessen Rotationsachse parallel zu den Längsachsen der Nadelwalzen verläuft.2. Molding head according to claim 1, characterized in that the longitudinal axes of the needle rollers are connected to a rotatingly driven needle roller carrier, the axis of rotation of which runs parallel to the longitudinal axes of the needle rollers.
3. Formkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Nadelwalzen jeweils den gleichen Abstand zu der Rotationsachse des Nadelwalzenträgers aufweisen. 3. Molding head according to claim 2, characterized in that the longitudinal axes of the needle rollers each have the same distance from the axis of rotation of the needle roller carrier.
4. Formkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Nadelwalzen voneinander jeweils den gleichen Abstand haben.4. Molding head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the longitudinal axes of the needle rollers each have the same distance from one another.
5. Formkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Nadelwalzen und der Ablegeöffnung zugeordnet ein Sieb angeordnet ist.5. Molding head according to one of claims 1 to 4, characterized in that a sieve is arranged below the needle rollers and the deposit opening.
6. Formkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb zylin- derwandsegmentartig unterhalb des Innenraums angeordnet ist.6. Molding head according to claim 5, characterized in that the sieve is arranged like a cylinder wall segment below the interior.
7. Formkopf nach Anspruch 2 und Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich- net, dass das Sieb nach Art eines Zyiinderwandsegmentes eines Zylinders geformt ist, dessen Zylindermittelachse wenigstens annähernd mit der Rotationsachse des Nadelwalzenträgers übereinstimmt.7. Molding head according to claim 2 and claim 5 or 6, characterized in that the screen is shaped in the manner of a cylinder wall segment of a cylinder, the cylinder center axis of which at least approximately coincides with the axis of rotation of the needle roller carrier.
8. Formkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb von wenigstens annährend parallel zu den Längsachsen der Nadelwalzen verlaufenden Siebstäben gebildet ist.8. Forming head according to one of claims 5 to 7, characterized in that the sieve is formed by sieve bars running at least approximately parallel to the longitudinal axes of the needle rollers.
9. Formkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebstäbe einen runden Querschnitt haben.9. Molding head according to claim 8, characterized in that the sieve bars have a round cross section.
10. Formkopf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebstäbe einen Durchmesser haben, die auf die Länge der zu verarbeiten- den Fasern derart abgestimmt ist, dass der Durchmesser etwa der Hälfte der Länge der längsten zu verarbeitenden Fasern entspricht.10. Molding head according to claim 8 or 9, characterized in that the sieve bars have a diameter which is matched to the length of the fibers to be processed such that the diameter corresponds to approximately half the length of the longest fibers to be processed.
11. Formkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebstäbe einen Abstand voneinander haben, der auf die Länge der zu verarbeitenden Fasern derart abgestimmt ist, dass der Abstand der Siebstäbe voneinander etwa der Hälfte der Länge der längsten zu verarbeitenden Fasern entspricht. 11. Molding head according to one of claims 8 to 10, characterized in that the sieve bars have a distance from one another which is matched to the length of the fibers to be processed such that the distance of the sieve bars from each other is approximately half the length of the longest fibers to be processed equivalent.
12. Formkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Faseraufbereitungsraum im Bereich der Nadelwalzen durch Seiten- und Stirnwände seitlich derart geschlossen ist, dass die Stirnwände den Innenraum quer zur Längsrichtung der Nadelwalzen verlaufen, wäh- rend die Seitenwände parallel zu den Längsachsen der Nadelwalzen verlaufen, wobei Stirn- und Seitenwände bezüglich der Nadelwalzen derart angeordnet sind, dass ein Vorbeiströmen von Fasern an dem durch die Nadelwalzen eingeschlossenen Innenraum weitestgehend vermieden ist.12. Forming head according to one of claims 1 to 11, characterized in that the fiber processing space in the area of the needle rollers is closed laterally by side and end walls in such a way that the end walls run the interior transverse to the longitudinal direction of the needle rollers, while the side walls are parallel to run along the longitudinal axes of the needle rollers, the end and side walls being arranged with respect to the needle rollers in such a way that fibers flowing past the interior enclosed by the needle rollers is largely avoided.
13. Formkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten- wände oberhalb der Nadelwalzen bis nahe an die Nadelwalzen heranreichend aufeinander zu gebogen sind, so dass oberhalb der Nadelwalzen eine Fasereintrittsöffnung entsteht.13. Molding head according to claim 12, characterized in that the side walls above the needle rollers are bent towards each other to close enough to the needle rollers, so that a fiber inlet opening is formed above the needle rollers.
14. Formkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelwalzen einen geschlossenen Walzenkörper und von diesem abstehende Na- dein aufweisen, so dass zwischen den Walzenkörpern benachbarter Nadelwalzen jeweils ein Freiraurn besteht, wobei die Fasereintrittsöffnung etwa 1 ,5 bis 2,5 mal so groß ist, wie der Freiraum zwischen den Walzenkörpern unmittelbar benachbarter Nadelwalzen.14. Molding head according to claim 13, characterized in that the needle rollers have a closed roller body and the needle projecting therefrom, so that there is a free space between the roller bodies of adjacent needle rollers, the fiber inlet opening being approximately 1.5 to 2.5 times as much is as large as the space between the roller bodies of immediately adjacent needle rollers.
15. Formkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelwalzen über ihren jeweiligen Umfang verteilt mehrere entlang der Längsachse der Nadelwalze verlaufende Nadelreihen von radial abstehenden Nadeln aufweisen, welche bei benachbarten, ineinandergreifenden Nadelwalzen entlang der jeweiligen Nadelreihe derart mit Bezug auf die benachbarte Nadelwalze in Längsrichtung versetzt angeordnet sind, dass die ineinandergreifenden Nadelwalzen unabhängig voneinander rotieren können.15. Forming head according to one of claims 1 to 14, characterized in that the needle rollers distributed over their respective circumference have a plurality of rows of needles of radially projecting needles which run along the longitudinal axis of the needle roller and which, in the case of adjacent, intermeshing needle rollers along the respective row of needles, have such a reference the adjacent needle roller is arranged offset in the longitudinal direction so that the intermeshing needle rollers can rotate independently of one another.
16. Formkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelwalzen über ihren jeweiligen Umfang verteilt mehrere entlang der Längsachse der Nadelwalze verlaufende Nadelreihen von radial abstehenden Nadeln aufweisen, welche innerhalb einer jeweiligen Nadelreihe abwechselnd in Umfangsrichtung der Nadelwalze versetzt angeordnet sind, so dass sich jeweils eine zick-zack-förmige Nadelreihe ergibt.16. Molding head according to one of claims 1 to 15, characterized in that the needle rollers distributed over their respective circumference a plurality of radial rows of needles running along the longitudinal axis of the needle roller have protruding needles, which are alternately arranged offset in the circumferential direction of the needle roller within a respective row of needles, so that there is in each case a zigzag-shaped row of needles.
17. Formkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum von acht oder zwölf Nadelwalzen umschlossen ist.17. Molding head according to one of claims 1 to 16, characterized in that the interior is enclosed by eight or twelve needle rollers.
18. Formkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Antriebswalze ein eigener Antriebsmotor, vorzugsweise jeweils ein Elektromotor, vorgesehen ist.18. Molding head according to one of claims 1 to 17, characterized in that a separate drive motor, preferably an electric motor, is provided for each drive roller.
19. Formkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelwalzenträger eine sich zentral durch den Innenraum erstreckende Welle aufweist.19. Molding head according to one of claims 2 to 18, characterized in that the needle roller carrier has a shaft extending centrally through the interior.
20. Verfahren zum Aufbereiten von Fasern mittels eines Formkopfes, bei dem die Fasern einem Formkopf zugeführt und mittels des Formkopfes gleichmäßig verteilt auf ein Transportband abgelegt werden, dadurch gekenn- zeichnet, dass in dem Formkopf auch ein Vereinzeln von Fasern durch Öffnen von Faserklumpen mittels ineinandergreifender, rotierender Nadelwalzen derart durchgeführt wird, dass die Fasern einem von rotierenden Nadelwalzen umschlossenen Innenraum des Formkopfes zwischen ineinandergreifenden, rotierenden Nadelwalzen hindurch zugeführt werden und den Innenraum anschließend durch die ineinandergreifenden, rotierenden Nadelwalzen wieder verlassen.20. A method for processing fibers by means of a forming head, in which the fibers are fed to a forming head and are deposited on the conveyor belt in an evenly distributed manner by means of the forming head, characterized in that in the forming head also a separation of fibers by opening clumps of fibers by means of interlocking fibers , rotating needle rollers is carried out in such a way that the fibers are fed into an interior of the forming head, which is surrounded by rotating needle rollers, between intermeshing, rotating needle rollers and then leave the interior again by the intermeshing, rotating needle rollers.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelwalzen während des Zuführens der Fasern quer zu ihrer Rotationsachse bewegt werden.21. The method according to claim 20, characterized in that the needle rollers are moved transversely to their axis of rotation during the feeding of the fibers.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern oder wenigstens ein Teil der Fasern dem Innenraum mehrfach zu- geführt werden, bevor die Fasern einen Faseraufbereitungsraum, innerhalb dessen der Innenraum angeordnet ist, verlassen.22. The method according to claim 20 or 21, characterized in that the fibers or at least part of the fibers multiple times the interior be guided before the fibers leave a fiber processing space, within which the interior is arranged.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftstrom erzeugt wird, der von oben nach unten durch den Innen- räum hindurchtritt.23. The method according to any one of claims 20 to 22, characterized in that an air flow is generated which passes through the interior from top to bottom.
24. Verfahren nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom durch ein unterhalb des Innenraums angeordnetes Sieb vergleichmäßigt wird.24. The method according to claim 23, characterized in that the air flow is evened out by a sieve arranged below the interior.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom oberhalb des Innenraums durch eine gegenüber dem Innenraum verengte Fasereintrittsöffnung hindurchgeführt wird.25. The method according to claim 23 or 24, characterized in that the air flow above the interior is passed through a narrowed fiber inlet opening relative to the interior.
26. Vlies, hergestellt mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies ein Vormaterial für die Herstellung von Tampons ist und trilobal geformte oder runde Viskosefasern oder eine Mischung aus beiden enthält, wobei die Fasern dtex-Werte von 1,7 bis 6,7 dtex und eine Länge zwischen 30 und 38 mm aufweisen und das Vlies ein Flächengewicht zwischen 200 und 1000 g/m2 aufweist.26. Nonwoven fabric, produced by a method according to one of claims 20 to 25, characterized in that the nonwoven fabric is a starting material for the production of tampons and contains trilobal shaped or round viscose fibers or a mixture of both, the fibers having dtex values of 1.7 to 6.7 dtex and a length between 30 and 38 mm and the fleece has a basis weight between 200 and 1000 g / m 2 .
27. Vlies nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies aus zwei oder mehr Schichten zusammengesetzt ist.27. The fleece according to claim 26, characterized in that the fleece is composed of two or more layers.
28. Vlies, hergestellt mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies Flachsfasern oder Hanffasern oder ähnliche natürliche Fasern für sich oder gemischt mit synthetischen Fasern enthält, wobei die natürlichen Fasern Faserlängen von typischerweise 50 mm aufweisen.28. Nonwoven fabric, produced by means of a method according to one of claims 20 to 25, characterized in that the nonwoven fabric contains flax fibers or hemp fibers or similar natural fibers alone or mixed with synthetic fibers, the natural fibers typically having fiber lengths of 50 mm.
29. Vlies nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies ein Flächengewicht zwischen 1200 und 2500 g/m2 aufweist und synthetische Fa- sern in Form von Polypropylenfasern oder Polyesterfasern enthält, deren dtex-Werte zwischen 1 ,7 und 20 liegen und deren Faserlänge zwischen 12 und 38 mm liegt.29. Nonwoven according to claim 28, characterized in that the nonwoven has a basis weight between 1200 and 2500 g / m 2 and synthetic fibers contains polypropylene or polyester fibers, the dtex values of which are between 1, 7 and 20 and the length of which is between 12 and 38 mm.
30. Vlies nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies ein Flä- chengewicht zwischen 40 und 100 g/m2 aufweist und synthetische Matrix- Fasern in Form von Polypropylenfasern oder Polyesterfasern, deren dtex- Werte zwischen 1 ,7 und 20 liegen und deren Faserlänge zwischen 12 und 38 mm liegt sowie synthetische Bindefasern in Form von Bikomponentenfa- sern enthält, deren dtex-Werte zwischen 1 ,7 und 20 liegen und deren Fa- serlänge zwischen 3 und 36 mm liegt.30. Nonwoven according to claim 28, characterized in that the nonwoven has a basis weight between 40 and 100 g / m 2 and synthetic matrix fibers in the form of polypropylene fibers or polyester fibers, the dtex values of which are between 1, 7 and 20 and whose fiber length is between 12 and 38 mm and contains synthetic binding fibers in the form of bicomponent fibers, whose dtex values are between 1, 7 and 20 and whose fiber length is between 3 and 36 mm.
31. Vlies, hergestellt mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies Polyesterfasern mit dtex- Werten zwischen 6,7 und 10 dtex und ein Faserlängen zwischen 24 und 36 mm enthält und die Fasern nach dem Formieren eines Faserbettes mit Sty- renbutadiengummi (SBR = styrene butadiene rubber) oder mit einem anderen Bindemittel wie EVA (Ethylenvinylacetat) oder einem Acryl gebunden worden sind.31. Nonwoven fabric, produced by means of a method according to one of claims 20 to 25, characterized in that the nonwoven fabric contains polyester fibers with dtex values between 6.7 and 10 dtex and a fiber length between 24 and 36 mm and the fibers after forming a Fiber bed with styrene butadiene rubber (SBR = styrene butadiene rubber) or with another binder such as EVA (ethylene vinyl acetate) or an acrylic.
32. Vlies nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies ein Vorprodukt für die Herstellung von Babywindeln, Damenbinden, Inkonti- nenzprodukten oder dergleichen ist und ein Flächengewicht zwischen 20 und 100 g/m2 aufweist.32. Nonwoven according to claim 31, characterized in that the nonwoven is a preliminary product for the manufacture of baby diapers, sanitary napkins, incontinence products or the like and has a basis weight between 20 and 100 g / m 2 .
33. Vlies, hergestellt mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies ein Vorprodukt für die Herstellung von feuchten Kosmetik-Hautpflegetücher ist und Propylenfasern oder Polyesterfasern mit dtex-Werten zwischen 1,0 und 3,3 dtex sowie Faserlängen zwischen 24 und 38 mm enthält.33. Nonwoven fabric, produced by a method according to one of claims 20 to 25, characterized in that the nonwoven fabric is a preliminary product for the production of moist cosmetic skin care wipes and propylene fibers or polyester fibers with dtex values between 1.0 and 3.3 dtex as well as fiber lengths between 24 and 38 mm.
34. Vlies nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies Viskosefasern oder aufgelockerte Holzzellulosepulpefasern (fluff pulp) enthält, die mit den Polypropylen- oder Polyesterfasern entweder als gleichmäßige Mischung oder in Schichten gemischt sind.34. Nonwoven according to claim 33, characterized in that the nonwoven contains viscose fibers or loosened wood cellulose pulp fibers (fluff pulp), the mixed with the polypropylene or polyester fibers either as a uniform blend or in layers.
35. Vlies nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies nach dem Ablegen der Fasern wasserstrahlverfestigt oder auf andere Art und Weise verfilzt worden ist.35. Nonwoven according to claim 33 or 34, characterized in that the nonwoven has been water-jet consolidated or felted in another way after the fibers have been deposited.
36. Vlies nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine oder beide Oberflächen des Vlieses Latex aufgebracht ist. 36. Nonwoven according to one of claims 33 to 35, characterized in that latex is applied to one or both surfaces of the nonwoven.
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