DE3824569A1 - Vorrichtung zur herstellung einer faserbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von sog. Non-woven-Faserstrukturen und, insbeson­ dere, die wirksame Herstellung von einheitlichen Bahnen aus kurzen Fasermaterialien, z. B. einem Vorrat aus einlagiger Zellstoffpappe.

Nicht gewebte Stoffe sind Strukturen, die aus einer Ansamm­ lung von Fasern bestehen, typischerweise in Form einer Bahn. Derartige Stoffe werden in großem Umfang für wegwerfbare Ge­ genstände verwendet, z. B. Handtücher, Tischtücher, Vorhänge, Krankenhaushauben, Stoffe usw., weil sie weit weniger kost­ spielig herzustellen sind als übliche Textilstoffe, die mit­ tels Web- und Wirkverfahren hergestellt werden.

Es sind zahlreiche unterschiedliche Verfahren zum Herstellen von Non-woven-Strukturen bekannt. Indessen sehen diese Ver­ fahren, wenn sie zum Erzeugen von gleichförmigen Pulpefaser­ strukturen aus einlagiger Zellstoffpappe angewandt werden, im allgemeinen das Einführen der vereinzelten Pulpefasern in einen Luftstrom vor, so daß die Fasern mit hoher Geschwindig­ keit und erheblicher Verringerung ihrer Dichte einem sich be­ wegenden Verdichtungssieb zugeführt werden, auf dem die Fa­ sern in Form einer fortlaufenden Bahn angesammelt werden. Die vereinzelten Pulpefasern können durch Verwendung ver­ schiedener Hammermühlen erzeugt werden. Alternativ können die Fasern durch Verwendung eines Vorreißers oder einer Kratzen­ walze bzw. einer mit Draht bewickelten Rolle erzeugt werden, um die Zellstoffpappe zu zermahlen oder zu zerreißen. Ein Luftstrom wird tangential über den faserbeladenden Vorreißer hinweggeführt oder um die Mühle herum, um die Faser abzuneh­ men oder zu entfernen und sie in dem Luftstrom mitzureißen. Typischerweise ist der Luftstrom mit den Fasern innerhalb ei­ ner Leitung von der Zerreißstelle bis zur Ablagestelle auf dem Verdichtungssieb geführt. Um die Geschwindigkeiten der Luftströme in der Leitung hoch genug zu halten, um eine ein­ heitliche Strömung und Ablage der Fasern auf dem Ver­ dichtungssieb zu erreichen und zu gewährleisten, daß die Fa­ sern nicht an den Leitungswänden haften bleiben, ist es not­ wendig, ein Gebläse oder eine andere Saugvorrichtung unter­ halb des Verdichtungssiebes anzuordnen, um einen Druck von mindestens 50,8 cm Wassersäule und oft bis zu 254 cm Wasser­ säule hervorzurufen.

Die US-PS 35 12 218 von Langdon beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen von Non-woven-Bahnen mit zwei Vorreißern. Die Fasern werden von den Vorreißern mittels eines einzigen Luft­ stromes abgenommen, der durch einen Saugkasten unter dem Ver­ dichtungssieb gebildet wird. Die US-PS 35 35 187 von Woods beschreibt eine ähnliche Anordnung, bei der zwei Luftströme benutzt werden, um die Fasern von dem Vorreißer abzunehmen. Gemäß der US-PS 37 72 739 von Lovgren werden sowohl Pulpefa­ sern als auch längere Textilfasern vereinzelt und in einer Vorrichtung gemischt, bei der Hochgeschwindigkeitsvorreißer benutzt werden, die mit verschiedenen Drehzahlen laufen. Wie bei den anderen Vorveröffentlichungen werden die vereinzelten Fasern von ihren entsprechenden Vorreißern durch getrennte Luftströme abgenommen, die durch ein Sauggebläse erzeugt wer­ den, das in dem Verdichtungsabschnitt der Vorrichtung ange­ ordnet ist. Eine Ablenkplatte ist in den US-PS 37 68 118 von Rufo et al. und 37 40 797 von Farrington beschrieben, die zwischen zwei Vorreißern zur Steuerung des Mischungsgrades von Fasern eingesetzt ist, die durch Luftströme abgenommen werden, welche über getrennte Vorreißer geführt werden.

Bei diesen Vorveröffentlichungen und allgemein in der vorbe­ kannten Technik treiben die Hochgeschwindigkeitsluftströme die Fasern gegen das sich bewegende Verdichtungssieb mit ei­ ner solchen Geschwindigkeit, daß die resultierende Bahn zu­ sammengedrückt wird. Zusätzlich werden die Teilchen, nachdem sie den Vorreißer verlassen haben, zu dem Verdichtungssieb durch eine Leitungskonstruktion geführt, die ihre Bewegungs­ bahn verengt und aufgrund des Luftdrucks ihre Bewegung beschleunigt. Um zu gewährleisten, daß der Luftdruck nicht re­ duziert wird, sind Dichtungsmittel vorgesehen, wo die Lei­ tungskonstruktion mit dem sich bewegenden Verdichtungssieb in Berührung kommt. Dies kann in Form von schwimmenden oder sich drehenden Dichtungen der Fall sein, die außerdem die Faser­ bahn zusammenpressen, wenn sie von dem Verdichter auf das sich bewegende Sieb mitgeführt wird.

Aufgrund des erheblichen Drucks, der erzeugt werden muß, um die Hochgeschwindigkeitsluftströme hervorzurufen, erfordern die bekannten Verfahren zum Herstellen von Pulpebahnen einen erheblichen Energieaufwand. Außerdem wird die fertige Bahn sowohl durch den Luftstrom als auch durch die Abdichtungen komprimiert, die verwendet werden, um den Druck für den Luft­ strom aufrechtzuerhalten. Es wäre daher ganz eindeutig für die Herstellung von flauschigen Faserstrukturen vorteilhaft, wenn sie mit einem wesentlich geringeren Energieaufwand und mit geringerer Kompression, d. h. wesentlich größerer Flau­ schigkeit, hergestellt werden könnten.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung gerichtet zum

• 1. Herstellen von äußerst flauschi­ gen, aus kurzen Fasern bestehenden Strukturen ohne die Ver­ wendung von Hochgeschwindigkeitsluftströmen und Leitungskon­ struktionen, derart, daß viel weniger Energie benötigt wird und
• 2. zum Mischen anderer Fasern oder teilchenförmigen Ma­ terials in die Faserstruktur.

Bei einem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Rahmen verwendet, der ein endloses Fördersieb in seinem unteren Abschnitt aufweist. Dieses Sieb tritt in die Rahmenstruktur an einem Ende ein und verläßt es an dem ande­ ren Ende. An den Stellen, wo das Fördersieb in den Rahmen eintritt und diesen verläßt, ist der Rahmen zur Atmosphäre hin offen.

An einem anderen Teil des Rahmens ist eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von aus kurzen Fasern bestehendem Material, z. B. Zellstoffpappe, in Berührung mit einem sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Vorreißer vorgesehen. Die Zuführ­ vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Zuführrolle, die die Pappe gegen den Vorreißer drückt, und einem Nasen- Querstück, das die Pappe an Ort und Stelle hält, wenn ihr Ende durch die aus Draht bestehenden Vorsprünge des Vor­ reißers zerkleinert wird.

Es wurde festgestellt, daß beim Fehlen eines Hochgeschwin­ digkeitsluftstroms die durch den Vorreißer erzeugten verein­ zelten kurzen Fasern dazu neigen, der Umfangsrichtung des Vorreißers zu folgen. Wenn indessen eine Ablenkplatte paral­ lel zur Vorreißerachse, jedoch in geringem Abstand von ihrer Umfangsfläche, angeordnet wird, werden die Fasern von dem Vorreißer in einen Strom in Richtung des Fördersiebes ge­ lenkt, das in dem unteren Teil des Rahmens angeordnet ist.

Auf dem Fördersieb werden die einzelnen Teilchen in einer Non-woven-Faserstruktur angehäuft. Wenn das Sieb bewegt wird, wird eine kontinuierliche Faserstruktur gebildet, die sich aus dem offenen Ende des Rahmens heraus bis zu anderen Bear­ beitungseinrichtungen erstreckt.

Falls gewünscht, kann ein verhältnismäßig niedriger Luftdruck in einer Saugkammer unter dem Sieb erzeugt werden. Dadurch wird die Entwicklung von Staubteilchen auf einem Minimum ge­ halten und die seitliche Anordnung der Fasern beim Formen der Bahn verbessert. Indessen ist dieser niedrige Druck unzu­ reichend, um die einzelnen Fasern von dem Vorreißer abzuneh­ men. Insbesondere können die Saugdrücke geringer als 12,7 cm Wassersäule und vorzugsweise im Bereich von 1,27 bis 2,54 cm Wassersäule im Gegensatz zu 50,8 bis 254 cm Wassersäule be­ tragen, wie sie bei bekannten Verfahren angewandt werden.

Durch dieses neue Verfahren gebildete Pulpebahnen sind typi­ scherweise flauschiger als Bahnen, die unter Verwendung übli­ cher Verfahren gebildet sind, und zwar wegen der geringeren Kompressionswirkung, die sich daraus ergibt, daß der Hochge­ schwindigkeitsablagerungsstrom eliminiert ist sowie durch die Vermeidung von Dichtungen, die am Ausgang des Fördersiebes aus dem Rahmen angeordnet sind.

Andere Materialien können mit dem von dem Vorreißer abgelenk­ ten Faserstrom vermischt werden. Dies wird durch die Anordnung eines Zuführtroges parallel zu dem Nasen-Querstück erreicht. Die Drehung des Vorreißers ruft einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit in der Nähe der sich drehenden Oberfläche hervor, der teilchenförmige oder faserige Materialien in einen Trog zu dem Vorreißer zieht, wo er mit dem Faserstrom vermischt wird. Dies führt zur Erzeugung eines einzigartigen gemischten Non-woven-Fasererzeugnisses.

Wenn zwei Materialien unterschiedlicher Dichte durch Verwen­ dung eines Zuführtroges kombiniert werden, ist es auch mög­ lich, die relative Lage der beiden Bestandteile in der resul­ tierenden Faserstruktur durch Änderung der Form der Entlade­ kante der Ablenkplatte zu steuern. Eine scharfkantige, gerade Platte ergibt eine einheitlich gemischte Bahn. Eine Entlade­ kante jedoch, die gegenüber der normalen Strömungsrichtung abgewinkelt oder weggekrümmt ist, ruft eine Haftwirkung her­ vor, die dazu führt, daß an Gewicht leichte Partikel der Kon­ tur der Wand folgen, während schwere Partikel unter der Schwerkraftwirkung einer geraden Linie folgen. Das Ergebnis ist ein Überwiegen schwerer Partikel in den unteren Schichten der Faserstruktur und leichter Teilchen in den oberen Schich­ ten.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der schematischen Zeich­ nungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Ausführen der vorliegenden Erfindung, wo­ bei jedoch der Rahmen entfernt ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer teilweise weggebrochenen Seitenansicht der Vorrichtung zum Durchführen der Erfindung, einschließlich des Rahmens derselben;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 hergestellten Erzeugnisses;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung in Fig. 1, ausgerüstet mit einem Zuführtrog;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Fig. 4, welche zwei Zuführtröge und die Wirkung der Abwinklung der Ablenkplatte zeigt; und

Fig. 6A und 6B Querschnitte des mittels der Vorrichtung in Fig. 5 hergestellten Erzeugnisses.

In Fig. 1 ist der untere Teil einer Rahmenkonstruktion zur Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Kon­ struktion umfaßt eine untere Vakuumkammer 10, die Vakuum­ kräfte auf ein Fördermaschensieb 12 ausübt. Dieses Sieb wird mittels eines nicht gezeigten Motors derart bewegt, daß es sich in Fig. 1 von rechts nach links bewegt, wie durch den Pfeil A gezeigt ist. Da das Sieb 12 endlos ist, wird es um eine Rolle 13, unter der Vakuumkammer 10, über eine Rolle 15 und zurück in den Vorrichtungsrahmen über die obere Seite der Vakuumkammer 10 geführt. Die Löcher in dem Fördersieb 12 ermöglichen die Ausübung einer Saugkraft, die geringer als 12,7 cm Wassersäule ist und vorzugsweise im Bereich von 1,27 bis 2,54 cm Wassersäule liegt und durch das Sieb hindurch dort wirksam ist, wo sich das Sieb über Öffnungen in der Vakuumkammer 10 befindet. Dieses geringe Vakuum wird in der Kammer 10 durch eine Saugleitung 19 hervorgerufen, die sich, wie ersichtlich, von einer Seite des Gehäuses erstreckt. Das Fördersieb 12 durchschneidet den Strom 20 von vereinzelten kurzen Fasern, z. B. Pulpefasern, und häuft sie an, um die Non-woven-Struktur oder die Materialbahn 20 zu bilden.

Eines der wünschenswerten Merkmale dieser Vorrichtung besteht darin, daß die zu bildende Non-woven-Struktur 22 auf einem porösen Substrat 26 hergestellt werden kann. Dieses Substrat 26 kann Seidenpapier oder ein ähnliches poröses, dünnes Bahn­ material sein. Es kann von einer Rolle 27 zugeführt und in den Rahmen durch das Sieb 12 hineingetragen werden. Ein der­ artiges Substrat wird im allgemeinen eine gleichförmige Breite aufweisen, die dieselbe oder größer als diejenige der gebildeten Bahn 22 ist. In Fig. 1 ist jedoch das Substrat 26 teilweise weggebrochen dargestellt, um das Sieb 12 freizule­ gen.

Das Rohmaterial für die Erzeugung der Fasern wird typischer­ weise aus einlagiger Zellstoffpappe 30 gewonnen. Derartige Zellstoffpappen sind in unterschiedlichen Dicken und Längen erhältlich. Es können aus ihnen unmittelbar kurze Fasern her­ gestellt werden. Die Bezeichnung "kurze Fasern" bezieht sich typischerweise auf Papierherstellungsfasern, wie z. B. Holz­ pulpefasern oder Baumwollinters, mit einer Länge von weniger als etwa 6,35 cm. Diese Fasern sind im allgemeinen billig und haben absorbierende Eigenschaften, so daß sie in großem Um­ fang zur Herstellung von Non-woven-Erzeugnissen verwendet werden. Außer aus Zellstoffpappe können kurze Fasern aus zahlreichen Holz-, Asbest- oder Glasfaserarten und dergl. gewonnen werden.

Einzelne kurze Fasern werden in dem Beispiel gemäß Fig. 1 und 2 aus der Zellstoffpappe 30 mittels einer Zuführrolle 32, eines Nasen-Querstücks 34 und eines Vorreißers 36 herge­ stellt. Insbesondere wird die Zuführrolle 32 durch nicht ge­ zeigte Motoren gedreht, um die Zellstoffpappe 30 gegen die aus Draht bestehenden Vorsprünge des Vorreißers 36 zu trei­ ben. Weil die Zellstoffpappe flexibel ist, muß sie an ihrem Ende derart festgehalten werden, daß die Vorsprünge des Vor­ reißers die Fasern von der Pappe öffnen oder abtrennen kön­ nen. Dies wird durch das Nasen-Querstück 34 erreicht.

Die Geschwindigkeit der Zuführrolle 32 steuert die Geschwin­ digkeit, mit der die Zellstoffpappe gegen den Vorreißer vor­ geschoben wird und wirkt daher auf die Dicke der Bahn ein, die bei irgendeiner bestimmten Geschwindigkeit des För­ dersiebes 12 gebildet wird. Der Abstand des Nasen-Querstücks von der Zuführrolle und dem Vorreißer wird für die bestimmte, jeweils verwendete Zellstoffpappe 30 derart optimiert, daß gewährleistet werden kann, daß eine vollständige Abtrennung der Fasern erreicht wird. Außerdem wird die Geschwindigkeit des Vorreißers so eingestellt, daß der Zerfaserungsprozeß optimiert wird. Zum Beispiel kann ein Vorreißer mit einem Durchmes­ ser von 22,86 cm mit einer Drehzahl von etwa 4000 bis 6000 U/min gedreht werden.

Wenn die Fasern von der Pappe 30 abgetrennt werden, werden sie in einem Luftstrom mitgeführt, der durch die hohe Drehge­ schwindigkeit des Vorreißers 36 hervorgerufen wird. Infolge­ dessen neigen die Fasern dazu, der Kontur des Umfangs des Vorreißers zu folgen. Um diese Fasern von dem Vorreißer abzu­ nehmen, ist eine Ablenkplatte 40 an einer bestimmten Stelle längs der Umfangsdrehrichtung des Vorreißers 36 angeordnet. Mit dieser Ablenkplatte wird bezweckt, den Strom der einzel­ nen Fasern von dem Vorreißer abzutrennen und ihn auf das För­ dersieb zu richten. Die Ablenkplatte steht nicht mit dem Vor­ reißer in Berührung. Es wird jedoch angenommen, daß sie wirk­ sam ist, um die Fasern von dem Vorreißer durch Ablenkung des durch die Vorreißerdrehung hervorgerufenen Luftstromes in Richtung des Fördersiebes abzutrennen, so daß die Fasern, die in diesem Luftstrom mitgeführt werden, dem auf den Förderer gerichteten Luftstrom folgen.

In Fig. 2 ist ein Rahmen 50 für die Vorrichtung dargestellt. Der Rahmen hat keine Oberseite, sondern nur Seitenwände 52, die weggebrochen dargestellt sind, so daß das Innere der Kon­ struktion sichtbar ist. Diese Seitenwände 52 dienen der Ab­ stützung der Zuführrolle 32, des Nasen-Querstücks 34 und des Vorreißers 36.

Die Stirnwände 54 und 55 am Ausgang und Eingang der Vorrich­ tung enden in einem gewissen Abstand oberhalb des Fördersie­ bes 12. Infolgedessen ist das Innere des Rahmens zur Atmo­ sphäre hin offen und kann nicht einem hohen Vakuum ausgesetzt werden. Ferner enthalten die Stirnwände 54, 55 keine Dich­ tungsrollen oder schwimmenden Dichtungen, um ein Vakuum auf­ rechtzuerhalten. Das Fehlen einer solchen Dichtung an der Stirnwand 54 gewährleistet, daß die natürliche Flauschigkeit der durch die vorliegende Erfindung erzeugten Bahn nicht durch Komprimieren nachteilig beeinflußt wird.

Wie Fig. 2 zeigt, ist ein Motor 56 mit einem Riemen 57 ver­ bunden und dreht den Vorreißer mit der Geschwindigkeit an, die eine optimale Vereinzelung der Fasern gewährleistet.

Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Bildung von gleichförmigen Pulpebahnen geringer Dichte mit Geschwindigkeiten von mehr als 91,4 m/min. Bei einer Ge­ schwindigkeit von 91,4 m/min können Bahngewichte von bis zu 67,81 g/m² erreicht werden. Bei geringeren Geschwindigkeiten kann die Vorrichtung Bahnen von über 678,11 g/m² erzeugen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Ab­ deckung 59 von der Ablenkplatte 40 zu der Zuführrolle 32 auf der von dem Faserstrom 20 abgekehrten Seite des Vorreißers. Dies trägt zusätzlich dazu bei zu verhindern, daß der Luft­ strom vollständig den Vorreißer umströmt und einzelne Fasern über die Ablenkplatte 40 hinaus mit sich trägt.

Während typischerweise eine einlagige Zellstoffpappe 30 zu dem Vorreißer zugeführt werden würde, ist es auch möglich, gleichzeitig getrennte Pappen 30 a, 30 b und 30 c der Vorrich­ tung zuzuführen (Fig. 1). Ferner ist es möglich, einheitliche Pappen mit drei unterschiedlichen Segmenten zu bilden. Diese Segmente 30 a, 30 b, 30 c können sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden oder eine unterschiedliche Farbe aufweisen. Wenn eine derartige Anordnung benutzt wird, ist die Querschnittszusammensetzung der erzeugten Bahn in Fig. 3 gezeigt. Insbesondere sind drei getrennte seitliche Zonen in der X-Richtung der Fig. 3 vorhanden, die das Bahnmaterial bilden. Die Bahn ist fortlaufend in Längs- oder Y-Richtung und kann, wenn gewünscht, unterteilt werden, um Produkte be­ stimmter Länge zu erzeugen. Die Höhe der Produkte, (d. h. in Z-Richtung) hängt von der Geschwindigkeit des Förderers (größere Höhe bei geringerer Geschwindigkeit) und der Ge­ schwindigkeit der Zuführrolle 32 (größere Höhe bei größerer Geschwindigkeit) ab. Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte Produkte sind flauschiger als übliche Erzeugnisse. Es wird angenommen, daß dies sich dadurch ergibt, daß bei der vorlie­ genden Erfindung der Anteil der einzelnen Pulpefasern größer ist, deren Achsen im allgemeinen senkrecht zum Fördersieb verlaufen, als bei früheren Hochvakuumsystemen. Dies ergibt eine größere Elastizität der Bahn senkrecht zu dem Sieb (d. h. in Z-Richtung) und ein Produkt, das eine bessere Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit aufweist. Wenn eine starke Saugkraft unter dem Sieb verwendet wird, neigen die Fasern dazu, sich flachzulegen, wodurch ihnen die Elastizität senk­ recht zu dem Sieb und die natürlichen Kanäle für das Leiten von Flüssigkeit quer durch die Dicke der Bahn genommen wer­ den.

Bei üblichen, zwei Rotoren aufweisenden Maschinen, wie z. B. derjenigen, die in US-PS 37 40 790 von Farrington beschrieben ist, entsteht, wenn ein Vorreißer mit einer Länge von 101,6 cm verwendet wird, ein Verlust von zwischen 3,63 und 5,44 kg Pulpe pro Stunde aufgrund der hohen Saugwirkung. Dem­ gegenüber entsteht bei der vorliegenden Erfindung nur ein Verlust von 0,136 kg pro Stunde. Infolgedessen geht weniger Material verloren, und es ist in geringerem Umfang erforder­ lich, den der Maschine benachbarten Bereich zu reinigen.

Bei einer von Leitungen freien Vorrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung weist der Materialstrom ein größeres Faser- zu-Luft-Verhältnis auf als bei einer Maschine ähnlich derje­ nigen gemäß der vorstehend genannten US-PS. Die Fasern werden jedoch mit geringerer Geschwindigkeit aufgebracht. Diese bei­ den Wirkungen neigen dazu, sich gegenseitig auszuschließen, so daß die von Leitungen freie Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Bahn dieselbe Durchlaufleistung hat wie eine übliche Vorrichtung. Außerdem besteht bei einer üblichen Vor­ richtung zur Herstellung einer Faserbahn die Neigung einer Faserüberlappung, die eine Schindelwirkung in der Maschinen- oder Fördersiebrichtung hervorruft. Dies kann zu einer Durch­ trennung der Bahn führen. Diese Schindelbildung tritt jedoch bei gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Erzeugnis­ sen nicht auf.

Es kann erwünscht sein, andere Materialien in die Non-woven- Struktur einzumischen, die mit der Vorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung hergestellt wurde. Dies kann durch die Anordnung eines offenen Zuführtroges 60 unter dem Nasen-Quer­ stück 34 erreicht werden, wie Fig. 4 zeigt.

Vereinzelte kurze Fasern, z. B. aus einer Hammermühle, oder andere feinteilige Materialien, z. B. hochabsorbierende Pu­ der, werden in den Trog eingebracht oder in abgemessener Menge eingefüllt. Der Hochgeschwindigkeitsluftstrom, der in der Nähe der Oberfläche des Vorreißers aufgrund seiner Dreh­ ung hervorgerufen wird, reißt das feinteilige Material, (z. B. Fasern oder Granulate) in den Trog in Richtung des Vorreißers mit. Das Material wird zu dem Vorreißer hin mitge­ führt, weil die Drehung des Vorreißers mit hoher Drehzahl einen Bereich niedrigen statischen Druckes an ihrem Umfang hervorruft.

An den Vorreißer werden die Teilchen aus dem Zuführtrog mit den dem Vorreißer folgenden Fasern vermischt und erzeugen eine im allgemeinen gleichförmige Faser- und Teilchenmi­ schung. Diese Mischung wird von dem Vorreißer als gemischter Faserstrom von der Ablenkplatte 40 abgelenkt. Infolgedessen ergibt sich ein Mischungsprodukt, wie in Fig. 6A gezeigt.

Wie Fig. 4 zeigt, können im Trog längs verlaufende Teiler 61 vorgesehen sein. Unterschiedliches teilchenförmiges Material kann in jedem Abschnitt des von den Teilern gebildeten Troges angeordnet werden. Diese unterschiedlichen Materialien neigen dazu, zu demjenigen Teil des Vorreißers mitgerissen zu wer­ den, der sich unmittelbar vor demjenigen Teil des Troges befindet, wo sie sich befinden, und sie werden danach zu dem entsprechenden Teil der sich bildenden Bahn abgelenkt. Wenn Materialien A, B und C im gleichen Abstand voneinander in dem Trog vorgesehen sind, wird das Material in dem Bahnerzeugnis gemischt, wie Fig. 3 zeigt. Der Unterschied gegenüber der vorherigen Beschreibung der Fig. 3 besteht jedoch darin, daß die Pulpefasern gleichförmig sind und die Materialveränderung in der Konzentration der mit der Pulpe vermischten Teilchen vorliegt.

Anstelle eines einzigen Zuführtroges können auch ein oder mehrere zusätzliche Tröge verwendet werden. Wie Fig. 5 zeigt, ist ein zweiter Trog 64 oberhalb des ersten Troges 60 ange­ ordnet und bildet eine zusätzliche Quelle teilchenförmigen Materials für den Faserstrom. Wie bei dem Trog 60 kann der Trog 64 eine Anzahl von Teilern unterschiedlicher Bauarten für teilchenförmiges Material in jedem Abschnitt des Troges aufweisen. Diese Materialien im Trog 64 werden nicht nur mit den kurzen Fasern vermischt, sondern sie werden auch mit dem teilchenförmigen Material im Trog 60 vermischt, das sich in der Nähe desselben Abschnitts des Vorreißers befindet. Daraus folgt, daß Streifen von einzigartig vermischten Kombinationen von zwei oder mehr Teilchen und kurzen Fasern entlang der kontinuierlichen Fertigungsstrecke für die Faserstruktur ge­ bildet werden können.

Im allgemeinen ist die Ablenkplatte 40 gerade, und der Faser­ strom wird auf den Förderer senkrecht nach unten gerichtet, wie die durchgehenden Pfeile in Fig. 5 zeigen. Dies führt zu einer gleichmäßigen Mischung kurzer Fasern und Teilchen, wie Fig. 6A zeigt. Wenn jedoch die Kante der Ablenkplatte in der Nähe des Faserstromes abgewinkelt ist, wie in gestrichelter Linie gezeigt, oder eine gekrümmte Fläche vorliegt, werden leichte Teilchen, z. B. Pulpefasern, dieser Krümmung oder diesem Winkel der Ablenkplatte aufgrund der Haftwirkung an der Wand oder dem sog. Coanda-Effekt folgen. Diese Fasern werden daher in einem unterschiedlichen Winkel abgelegt, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 5 gezeigt ist. Die schweren Teilchen, z. B. thermoplastisch gebundene Teilchen, werden der geraden Linie unter dem Einfluß der Schwerkraft folgen. Die abgewinkelte Ablenkplatte führt dazu, daß schwere Teilchen hauptsächlich am Boden der Faserbahn und die leich­ teil Teilchen an der Oberseite der Faserbahn abgelegt werden, wie Fig. 6B zeigt.

Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung können einzelne Pulpefasern durch den Vorreißer mittels Anlage an der einla­ gigen Zellstoffpappe erzeugt werden. Stark absorbierender Pu­ der und thermoplastisch gebundene Teilchen, z. B. Polyäthy­ lengranulate, aus dem zweiten Trog können zu dem Vorreißer hin angesaugt werden. In Abhängigkeit von der Bauart der Ab­ lenkvorrichtung können diese Teilchen gleichförmig gemischt oder in Schichten abgelegt werden, in denen eines dieser Ma­ terialien vorwiegend vorhanden ist. Anschließend kann die Bahn erhitzt werden, so daß die Bahn und die hoch absorbie­ renden Teilchen durch das in Wärme abbindende Material stabi­ lisiert werden und ihre Lage in der Struktur beibehalten.

Claims (22)

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Faserbahn, gekenn­ zeichnet durch eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von kurzem Fasermaterial zu einer Zerfaserungsstation;
einem Vorreißer, der derart angeordnet ist, daß ein Teil seines Außenumfangs der Zuführvorrichtung in der Zerfa­ serungsstation benachbart ist und daß der Vorreißer mit dem kurzen, von der Zerfaserungsstation zugeführten Fa­ sermaterial beaufschlagbar ist;
eine Vorrichtung zum Drehen des Vorreißers in bezug auf das von der Zerfaserungsstation zugeführte Material zum Öffnen des Materials und zum Herstellen einzelner kur­ zer, sich mit dem Vorreißer bewegender Fasern;
durch eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken der einzelnen Fasern als Faserstrom von dem Vorreißer an einer vorge­ wählten Stelle längs des Umfangs des Vorreißers, wobei die Ablenkvorrichtung von Luftströmen zum Abnehmen der Fasern von dem Vorreißer frei ist und in Form einer Platte vorliegt, die derart positioniert ist, daß sie sich parallel zur Achse des Vorreißers erstreckt und dem Vorreißerumfang, jedoch ohne Berührung mit diesem, be­ nachbart ist, und daß die Ablenkplatte an einer Stelle vorgesehen ist, die im Abstand von der Zerfaserungssta­ tion in Drehrichtung des Vorreißers angeordnet ist; und
durch eine Fasersammelvorrichtung zum Auffangen des aus einzelnen Fasern bestehenden Stromes und zum Ansammeln der Fasern zur Bildung einer Bahn, wobei die Fasersam­ melvorrichtung frei von den aus einzelnen Fasern beste­ henden Strom begrenzenden Konstruktionsteilen innerhalb derselben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung eine sich parallel zum Vorreißer erstreckende Zuführrolle und ein sich parallel zur Zu­ führrolle erstreckendes Nasen-Querstück umfaßt, derart, daß das Fasermaterial zwischen der Zuführrolle und dem Nasen-Querstück in Berührung mit dem Vorreißer zuführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine zylindrische Abdeckung umfaßt, die sich von der Ablenkvorrichtung zu der Zuführvorrichtung um den Vorreißer auf der vom Faserstrom abgekehrten Seite er­ streckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasersammelvorrichtung einen endlosen Förderer um­ faßt, der unter dem Vorreißer so angeordnet ist, daß der Faserstrom auffangbar ist, und daß eine Vorrichtung zum Bewegen des Förderers derart vorgesehen ist, daß eine fortlaufende Bahn erzeugt und am Ende des Förderers ab­ gegeben wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer aus einem Maschensieb mit sich durch dieses hindurch erstreckenden Löchern besteht und außerdem eine unter niedrigem Vakuum stehende Kammer umfaßt, die unter dem Förderer an derjenigen Stelle angebracht ist, wo er den Faserstrom auffängt, wobei die unter niedrigem Vakuum stehende Kammer eine Saugkraft durch das Maschen­ sieb des Förderers hindurch ausübt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unter einem niedrigen Vakuum stehende Kammer einen Druck von weniger als 12,7 cm Wassersäule durch das Maschensieb des Förderers hindurch ausübt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich von 1,27 bis 2,54 cm Wassersäule liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorrat von porösem Substratmaterial so angeordnet ist, daß es den Förderer abdeckt und mit diesem derart bewegbar ist, daß die Faserbahn auf dem Substrat gebil­ det wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein erster Zuführtrog mit einer offenen Ober­ seite und einer offenen Vorderwand vorgesehen ist, wobei die offene Vorderwand des ersten Zuführtroges dem Umfang des Vorreißers zwischen der Zuführvorrichtung und der Ablenkplatte benachbart ist, und der Trog so ausgebildet ist, daß er teilchenförmiges Material dem Vorreißer auf­ grund des durch die Vorreißerdrehung induzierten Luft­ stroms zuführt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Zuführtrog vorgesehen sind, von denen einer oberhalb des anderen angeordnet ist, wo­ bei ihre offenen Vorderseiten nahe dem Umfang des Vor­ reißers zwischen der Zuführvorrichtung und der Ablenk­ platte in der Drehrichtung des Vorreißers angeordnet sind und beide Tröge teilchenförmiges Material ent­ halten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatte ein von dem Vorreißer abgekehrtes Ende aufweist und der Faserstrom längs einer vorderen Ober­ fläche der Ablenkplatte geführt wird, wobei das abge­ kehrte Ende der Ablenkplatte von der vorderen Oberfläche wegführend verjüngt ist, um Teilchen geringen Gewichts durch eine Abprallwirkung aus der Richtung der Oberflä­ che wegzuführen, jedoch schwereren Teilchen die Bewegung in Richtung der Oberfläche zu ermöglichen.

12. Verfahren zur Herstellung einer Non-woven-Bahn aus kur­ zen Fasern, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
mit einem Vorreißer wird kurzes Fasermaterial in Berüh­ rung gebracht;
Drehen des Vorreißers mit einer solchen Geschwindigkeit, daß das Material geöffnet wird, um einzelne kurze, sich mit dem Vorreißer bewegende Fasern zu bilden;
Ablenken der einzelnen Fasern von dem Vorreißer in Form eines Faserstromes durch Anordnen eines Endes einer Ab­ lenkplatte in der Nähe der Umfangsfläche des Vorreißers und eines anderen abgekehrten Endes weg von dem Vor­ reißer, so daß eine Führungsfläche der Ablenkplatte die Fasern von dem Vorreißer wegführt;
Freihalten des Vorreißers von Luftströmen, die zum Ab­ nehmen der Fasern von dem Vorreißer neigen würden;
Freihalten des Faserstroms von begrenzenden Leitungen; und
Auffangen des Faserstroms mit einem sich bewegenden För­ derer und Ansammeln der Fasern auf dem Förderer zur Bil­ dung einer Materialbahn.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführschritt das gleichzeitige Zuführen von zwei verschiedenen seitlich im Abstand voneinander vorgese­ henen Pulpematerialien zu dem Vorreißer einschließt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuum von weniger als 12,7 cm Wassersäule durch die Löcher in dem Förderer hindurch wirksam ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Substrat auf dem sich bewegenden Förderer vor dem Auffangen des Faserstroms mit dem Förderer ange­ ordnet wird, derart, daß die Materialbahn auf dem Sub­ strat gebildet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die An­ ordnung mindestes eines offenen Troges mit teilchen­ förmigem Material in der Nähe des Vorreißers, so daß das Material an den Vorreißer aufgrund dessen Drehung ge­ saugt und mit den Fasern zur Ablenkung durch die Ab­ lenkplatte vermischt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Verjüngung der Ablenkplatte weg von der Führungsfläche an dem entfernten Ende der Platte, derart, daß die Fa­ sern und das teilchenförmige Material in verschiedenen Winkeln abgelenkt werden.

18. Einheitliches flauschiges Stofferzeugnis, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 12, das sich über eine Länge, Breite und Dicke erstreckt, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bahn im wesentlichen von einem Schindelef­ fekt frei ist.

19. Erzeugnis nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eines seitlichen Teils der Bahn sich von den Fasern eines anderen seitlichen Teils unterscheiden.

20. Erzeugnis nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sorte teilchenförmigen Materials in dem Erzeugnis gleichförmig verteilt ist.

21. Erzeugnis nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche teilchenförmige Materialien mit den Fa­ sern an unterschiedlichen seitlichen Teilen der Bahn vermischt sind.

22. Erzeugnis nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material auf einer bestimmten Höhe der Bahndicke vorherrscht.