EP2956578B1

EP2956578B1 - Vorrichtung und verfahren zum hydrodynamischen verfestigen von vliesen, geweben und gewirken

Info

Publication number: EP2956578B1
Application number: EP13765647.6A
Authority: EP
Inventors: Florian Seils
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: US20160002836A1; RU2015138779A; CN105008606B; DE102013101431B4; EP2956578A1; WO2014124655A1; DE102013101431A1; CN105008606A; JP2016503841A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur hydrodynamischen Verfestigung von Vliesen, Geweben und Gewirken, umfassend eine Verfestigungsanlage mit mindestens einem Wasserbalken und einer Trommel oder einem Endlosband, zwischen denen eine Faserbahn transportiert und verfestigt wird.
In den Anlagen zum hydrodynamischen Verfestigen von Faserbahnen erfolgt vor der Verfestigung eine Kompaktierung der Faserbahn, in dem diese zwischen zwei Bändern oder zwischen einem Band und einer Trommel befeuchtet und verdichtet wird. Dadurch wird das Vlies leicht vorverfestigt, so dass es für die weitere Vernadelung unempfindlicher wird. Anschließend erfolgt die Verschlingung der Fasern, in dem diese durch Hochdruckwasserstrahlen miteinander verwirbelt werden. Die Verschlingung der Fasern erfolgt durch Düsenbalken, aus denen Wasserstrahlen unter Hochdruck auf die Faserbahn auftreffen. Die unter der Faserbahn liegende Trommel weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, in die einerseits die Fasern teilweise eintreten können und miteinander verschlungen werden, und über die andererseits das Wasser der Wasserstrahlen abgesaugt bzw. abgeführt wird. Üblicherweise werden 2-3 Wasserbalken hintereinander angeordnet. Ohne Kompaktierung ist die Faserbahn sehr empfindlich gegenüber den Wasserstrahlen bzw. der Absaugung. Die Fasern würden verschoben werden, was sich negativ auf die Optik der Faserbahn sowie auf die Festigkeit und Dehnung auswirken würde. Die Wasserstrahlverfestigung von Chemiefasern wie Polyester oder Polypropylen ist ohne Kompaktierung nur begrenzt möglich. Dabei muss sehr sorgfältig auf den richtigen Druck, den Abstand des Wasserbalkens von der Faserbahn und auf die zugehörige Absaugleistung geachtet werden. Sobald Schwankungen in der Zusammensetzung der Faserbahn erkennbar sind, müssen sämtliche Parameter immer wieder angepasst werden. Eine betriebssichere Produktion ist auf längere Zeit damit nicht möglich. Die bekannten Anlagen zum Stand der Technik weisen beispielsweise Spunlacetrommeln oder Wasserstrahlverfestigungstrommeln auf. Alternativ wird ein entsprechendes Endlosband als Spunlaceband oder Wasserstrahlverfestigungsband bezeichnet.
In der DE 102009032343 A1 wird eine Vorrichtung zur Vorverfestigung bzw. zum Verdichten von Fasern oder Filamenten beschrieben, bei der vor dem Düsenbalken eine Saugeinrichtung angeordnet ist.
Die DE 102008033252 A1 zeigt eine Anlage zur Verarbeitung von Endlosfilamenten, bei der unmittelbar hinter der Ablage der Filamente auf ein Förderband eine erste Vorverfestigung erfolgt, und die Filamente erst dann kompaktiert und hydraulisch verfestigt werden.
Nachteilig ist, dass eine derartige Kompaktierung der Faserbahn die Anlage vergrößert und dass die Düsenbalken mit den dazugehörigen Absaugungen teuer sind.
In der DE 10064687 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbetten von dreidimensionalen Produkten zwischen zwei Abdeckvliesen beschrieben, wie sie beispielsweise für medizinische oder hygienische Produkte verwendet werden. Da die zwei Abdeckvliese nur abschnittsweise miteinander verbunden werden sollen, sieht dieser Stand der Technik einen steuerbaren Düsenbalken zur hydraulischen Verfestigung vor. Ein Abdeckblech verhindert ein Auftreffen der Wasserstrahlen auf den Abschnitt des Vlieses, der eingebettet aber nicht verfestigt werden soll.
Die DE 10 2009 016 996 A1 und die EP 1126064 A2 offenbaren ein Verfahren zur hydrodynamischen Verfestigung einer Faserbahn, bei dem eine Kompaktierung vor der Wasserstrahlverfestigung zwischen einem abdeckenden Band und einer Umlenkrolle erfolgt.
Die US5,098,764 offenbart eine Kompaktierung einer Faserbahn zwischen einer Umlenkrolle und der Trommel vor einer ersten Wasserstrahlverfestigung.
Dieser Stand der Technik hat den Nachteil, dass der Abstand zwischen dem Kompaktierbereich und der Wasserstrahlverfestigung größer ist als die größtmögliche Faserlänge einer natürlichen Faser. Daher wird ein Teil der Fasern verschwimmen oder mit der Absaugung der Wasserstrahlverfestigung abgezogen.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum hydrodynamischen Verfestigen von Vliesen, Geweben und Gewirken zu schaffen, die preiswert aufgebaut ist und für eine zuverlässige Kompaktierung vor dem Verfestigen durch Wasserstrahlen sorgt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Lehre nach Anspruch 1 und 19; weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Gemäß der technischen Lehre nach Anspruch 1 umfasst die Vorrichtung zur hydrodynamischen Verfestigung von Vliesen, Geweben und Gewirken, eine Verfestigungsanlage mit mindestens einem Wasserbalken und einer Trommel oder einem Endlosband, zwischen denen eine Faserbahn transportiert und verfestigt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in Laufrichtung der Faserbahn vor dem Wasserbalken eine Kompaktiereinrichtung angeordnet ist, die die Faserbahn auf der Trommel oder dem Endlosband verdichtet.
Mit den Merkmalen der Erfindung ist es möglich, die bestehende Anlage deutlich zu verkürzen, in dem die Kompaktiereinrichtung an oder in die Verfestigungsanlage, also dem Wasserbalken und der Trommel, integriert wird.
Dabei weist die Kompaktiereinrichtung mindestens ein Kompaktierblech auf, das die Faserbahn auf die Trommel oder das Endlosband drückt. Damit wird durch einfachste technische Mittel die gleiche Wirkung erzielt, wie bei einer vorgeschalteten Kompaktieranlage, bei der die Faserbahn zwischen Endlosbändern oder Trommeln vorverdichtet wird. Es kann auf einen ganzen Anlagenabschnitt verzichtet werden, wodurch ein erheblicher Preisvorteil entsteht.
Dadurch, dass das Kompaktierblech am Wasserbalken befestigbar ist, entsteht eine sehr kompakte Einheit, mit der die Faserbahn erst verdichtet und dann unter Hochdruck mittels Wasserstrahlen verfestigt wird. Aufgrund der kurzen Abfolge zwischen Verdichtung und Verfestigung ergeben sich Vorteile für die Festigkeit der Faserbahn, wobei gleichzeitig ein Verschwimmen der einzelnen Fasern verhindert wird, was zu einem besseren Vliesprodukt führt.
Der Wasserstrahl kann einen Druck von 10 bis 100 bar aufweisen. Optimale Werte erreicht man mit einem Druck von 20 bis 40 bar.
Die Befestigung des Kompaktierbleches an einem Träger ermöglicht einerseits eine nachrüstbare Lösung, die vor dem Wasserbalken am Maschinengestell befestigt werden kann. Andererseits kann unabhängig vom Abstand des Wasserbalkens zur Faserbahn der Abstand der Kompaktiereinrichtung zur Faserbahn eingestellt werden. Die Kompaktiereinrichtung kann über eine Schwenkvorrichtung an dem Träger in dem Winkel und in der Lage eingestellt werden, so dass die Druckkraft des Kompaktierbleches auf die Vliesbahn variieren kann. Mit der Schwenkvorrichtung kann auch der Abstand von der Auslaufkante des Kompaktierbleches zu der Wasserstrahlreihe des Wasserbalkens eingestellt werden.
Eine weitere Verbesserung wird dadurch erzielt, dass das Kompaktierblech unter Vorspannung die Faserbahn verdichtet. Die Vorspannung kann durch die Elastizität des Kompaktierbleches und/oder durch eine Anpressvorrichtung erzeugt werden. Insbesondere die Ausgestaltung des Kompaktierbleches aus federndem Metall oder Kunststoff erzeugt eine preiswerte und sehr effiziente Kompaktiereinrichtung, da bei Materialunregelmäßigkeiten der leicht gebogene Blech- oder Kunststoffstreifen rückfedert. Weiterhin wird durch die Ausnutzung der Elastizität des gebogenen Kompaktierbleches ein gewisser Einlaufbereich geschaffen, der nach dem Stand der Technik sehr aufwändig durch im Winkel angeordnete Endlosbänder erzeugt wird. Über diesen Einlaufbereich werden die Fasern kompaktiert und nachher im Bereich der Auslaufkante des Kompaktierbleches verdichtet.
Ein entscheidender Vorteil der Erfindung zum Stand der Technik ist, dass eine Auslaufkante des Kompaktierbleches unmittelbar am Wasserstrahl positioniert ist. Damit wird ein bereichsweises Hereinziehen der Faserbahn in den Saugbereich der Bohrung bzw. der Absaugschlitze in der Trommel bzw. unter dem Endlosband verhindert. Die Faserbahn wird besser auf der Trommel bzw. dem Endlosband fixiert, während die einzelnen Fasern miteinander verschlungen werden. Die bisher nachteiligen Längsstreifen, die ohne Kompaktierung auftreten, können damit wirkungsvoll verhindert werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Auslaufkante des Kompaktierbleches so nah am Wasserstrahl positioniert, dass zumindest ein Teil des Saugbereiches der Bohrung bzw. der Absaugschlitze verdeckt werden. Nur die Fasern, die im Bereich zwischen Auslaufkante des Kompaktierbleches und Wasserstrahlreihe angeordnet sind, werden miteinander verschlungen. Die Bereiche der Faserbahn unter dem Kompaktierblech werden durch das Kompaktierblech auf der Trommel gehalten. Gleichzeitig unterliegen nur kleine Bereiche der Faserbahn zwischen Auslaufkante des Kompaktierbleches und der Wasserstrahlreihe dem Unterdruck. Auch dies reduziert die unerwünschten Längsstreifen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Abstand der vorderen Kante zum Wasserstrahl bis auf 0,1 mm reduziert werden, so dass sehr gezielt eine partielle Wasserstrahlverfestigung erfolgt, ohne die Faserbahn im Bereich vor den Wasserstrahlreihen zu dehnen.
Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass die Auslaufkante des Kompaktierbleches ausgebildet ist, über die Faserbahn zu gleiten. Es wird damit eine Ausrichtung der Fasern an der Oberfläche der Faserbahn erzielt, wodurch eine erhöhte Längsfestigkeit, aber keine Verminderung der Querfestigkeit erreicht wird.
Alternativ kann die Auslaufkante des Kompaktierbleches ausgebildet sein, über die Faserbahn zu rollen. Damit wird ein linienförmiger Druck auf die Faserbahn ausgeübt, bei dem die Beeinflussung des MD/CD-Verhältnisses möglichst gering ist.
Eine preiswerte Ausgestaltungsform kann durch ein Kompaktierblech aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundmaterial erreicht werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Materialien eine gewisse Elastizität oder Federwirkung aufweisen und sich leicht verbiegen. Hierdurch wird ein Einlauf- oder Kompaktierbereich erzeugt, in dem die Fasern verdichtet werden.
Vorteilhafterweise weist das Kompaktierblech eine Dicke von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,15 bis 0,5 mm auf. Bei den dünnen Blechen ist die notwendige Biegeelastizität gegeben. Insbesondere bei dünnem Federstahl oder federnden Materialien können sich die Kompaktierbleche Materialungleichmäßigkeiten anpassen. Gerade bei den dünnen Kompaktierblechen ist die Federwirkung so ausreichend, dass die Kraft auf die Faserbahn begrenzt wird und die Faserbahn nicht abreißt.
Um die Reibung zu reduzieren und damit den Einfluss auf das MD/CD-Verhältnis zu begrenzen, kann das Kompaktierblech mit Teflon oder einer Nanobeschichtung versehen sein.
Dadurch, dass die Auslaufkante des Kompaktierbleches eine Wellenform oder Verzahnung aufweist, kann die Faserbahn bei starker Absaugung der Trommel besser auf der Trommel gehalten werden. Die Wellenform ergibt gerade bei dünnen Blechen eine höhere Stabilität, da sich die Auslaufkante durch die Absaugung nicht partiell verbiegt oder verformt.
Alternativ kann auch die Auslaufkante des Kompaktierbleches Bohrungen oder eine Perforierung aufweisen, durch die Luft strömen kann, so dass sich das Kompaktierblech beim Absaugen über die Saugschlitze der Trommel oder des Endlosbandes nicht verformt.
Unabhängig von der Befestigung des Kompaktierbleches an einem separaten Träger oder am Wasserbalken ist es vorteilhaft, dass der Abstand des Kompaktierblech zur Trommel oder zum Endlosband einstellbar ist. Damit kann einerseits der Abstand zum Wasserstrahl eingestellt werden, andererseits auch die Vorspannung des federnden Bleches bestimmt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur hydrodynamischen Verfestigung von Vliesen, Geweben und Gewirken, bei dem eine Faserbahn zwischen einem Wasserbalken und einer Trommel oder einem Endlosband transportiert und verfestigt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbahn vor dem Wasserbalken mittels einer Kompaktiereinrichtung, die als Kompaktierblech ausgebildet ist, auf der Trommel oder dem Endlosband verdichtet wird. Es wird damit eine in der Baulänge kürzere Anlage geschaffen, die gleichzeitig für die Faserbahn deutliche Vorteile aufweist, da eine Kompaktierung kurz vor der Wasserstrahlverfestigung ein Verschwimmen der Fasern verhindert.
Die Verdichtung der Faserbahn kann alternativ durch eine gleitende oder rollende Kompaktiereinrichtung erzeugt werden, je nachdem, ob eine Änderung des MD/CD-Verhältnisses gewünscht wird. Entsprechend wird dann die Auslaufkante des Kompaktierbleches gestaltet.
Bei einer gleitenden Kompaktiereinrichtung kann die Festigkeit der Faserbahn in Längsrichtung erhöht werden. Die direkte Verfestigung des Wasserbalkens unmittelbar hinter dem Kompaktierblech ist effektiver und damit wirtschaftlicher als eine Verfestigung mit Vorbefeuchtung in einer vorgeschalteten Kompaktiereinheit.
Nach der Erfindung wird auf kleinstem Raum eine Kompaktiereinrichtung in eine Verfestigungsanlage integriert, wobei die Kompaktierung dicht vor der Verfestigung erfolgt. Damit wird ein Verschwimmen der Fasern vermieden, wodurch die Vliesqualität steigt und die unerwünschten Längsstreifen vermieden werden. Durch die gleitende Kompaktierung kann zudem die Längsfestigkeit erhöht werden, ohne dass dies einen Einfluss auf die Querfestigkeit hat.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1:: eine schematische Seitenansicht auf eine Verfestigungsanlage;
Figur 1a:: Vergrößerung des Verfestigungsbereiches mit einer Trommel mit Absaugung
Figur 2a-2h:: verschiedene Ausführungsformen des Kompaktierbleches;
Figur 3:: eine weitere Ausführungsform einer Verfestigungsanlage;
Figur 4:: eine weitere Ausführungsform einer Verfestigungsanlage.

In Figur 1 ist eine Verfestigungsanlage 1 dargestellt, die im Wesentlichen eine Trommel 3 oder alternativ ein Endlosband mit mindestens einem Wasserbalken 4 umfasst. Die Trommel 3 kann als sogenannte Siebtrommel ausgebildet sein, umfassend eine Lochblechtrommel, die mit einem Stützgewebe und einem feinem Sieb oder alternativ mit einer mikroporösen Schale bezogen ist. Alternativ kann die Trommel als Strukturtrommel ausgebildet sein, deren Oberfläche eine Perforierung aufweist, um der Faserbahn 2 eine Struktur oder ein Muster zu geben.
Die Trommel 3 weist eine Vielzahl von Bohrungen 3a auf, über die das Wasser des Wasserbalkens 4 abgeführt wird. Innerhalb der Trommel 3 ist ein Saugrohr 3c mit einer Vielzahl von Absaugschlitzen 3d angeordnet, über das mit Unterdruck das Wasser absaugt wird. Oberhalb der Trommel 3 ist der Wasserbalken 4 angeordnet, der unter Hochdruck mittels einer Vielzahl von Düsen 5 eine Reihe von Wasserstrahlen 6 auf die Faserbahn 2 spritzt. Der Wasserbalken 4 wird nach der Erfindung mit einem Druck von 10 bis 100 bar, vorzugsweise mit einem Druck von 20 bis 40 bar betrieben. Der Düsenbalken 4 kann mit einer oder mehreren Reihen von Wasserstrahlen 6 betrieben werden. Die Düsen 5 sind entlang der Längsachse des Wasserbalkens 4 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur eine Reihe von Wasserstrahl 6 dargestellt. Die Faserbahn 2 läuft in diesem Ausführungsbeispiel in Pfeilrichtung von links nach rechts über die Trommel 3 und wird kontinuierlich von den Wasserstrahlen 6 getroffen. Der Wasserbalken 4 ist dabei im Abstand zur Trommel 3 bzw. zur Endlosbahn einstellbar angeordnet.
Bei einer Strukturtrommel dringen einzelne Fasern in die Bohrungen 3a ein und verschlingen sich miteinander, bis sie aus der Bohrung 3a heraus gezogen werden. Wenn die Trommel 3 mit einem Saugrohr versehen ist, wird die Faserbahn 2 zumindest teilweise in den Absaugschlitz 3d hinein gesaugt, wodurch sich am verfestigten Vlies unerwünschte Streifen ergeben können.
Erfindungsgemäß ist in Laufrichtung der Faserbahn 2 vor dem Wasserbalken 4 eine Kompaktiereinrichtung 10 angeordnet, die entlang der Längsachse der Trommel 3 einen Druck auf die Faserbahn 2 ausübt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Kompaktiereinrichtung 10 eine Aufhängung 13 mit einem Gelenk 12, an dem ein Träger 11 drehbar befestigt ist. Die Aufhängung 13 ist an einem nicht dargestellten Maschinengestell oder Gerüst befestigt. Unterhalb des Trägers 11 ist ein Kompaktierblech 14 angeordnet, das in Seitenansicht erkennbar ist. In seiner Längserstreckung bzw. über die Arbeitsbreite verläuft das Kompaktierblech 13 im Wesentlichen über die gesamte Länge der Trommel 3. Das Kompaktierblech 14 ist im Bereich einer hinteren Kante bzw. Einlaufkante 14b an dem Träger 11 befestigt, wohingegen die vordere Kante bzw. Auslaufkante 14a unter Vorspannung die Faserbahn 2 auf die Trommel 3 drückt.
Die Kompaktiereinrichtung 10 kann über das Gelenk 12 verschwenkt werden, wodurch die Lage der Auflagefläche bzw. der Auflagelinie des Kompaktierbleches 14 auf die Faserbahn 2 einstellbar wird. Gleichzeitig kann über die Drehung der Kompaktiereinrichtung 10 um das Gelenk 12 der Druck des Kompaktierbleches 14 auf die Faserbahn 2 angepasst werden. Hierzu ist es sinnvoll, neben der gelenkigen Anordnung der Kompaktiereinrichtung 10 diese auch in der Höhe einstellbar zu gestalten.
Dazu kann die Aufhängung 13 einstellbar gestaltet werden. In Abhängigkeit der zu verarbeitenden Fasern kann damit der Druck bzw. die Kraft, die auf die Faserbahn 2 wirkt, eingestellt werden. Das Kompaktierblech 14 kann beispielsweise aus einem Streifen aus Metall oder Kunststoff gestaltet sein, der durch den Druck der Kompaktiereinrichtung 10 leicht gebogen und damit federnd auf die Faserbahn 2 drückt. Das freie Ende bzw. die Auslaufkante 14a des Kompaktierbleches 14 zeigt dabei in Laufrichtung der Faserbahn 2.
Der technische Effekt der Kompaktiereinrichtung 10 liegt darin, dass die Faserbahn 2 auf sehr kleinem Raum verdichtet wird, bevor die Verfestigung durch den Wasserbalken 4 erfolgt. Die Anlage kann deutlich kürzer ausgeführt werden, als eine Kompaktiereinrichtung mit Walzen oder Bänder nach dem Stand der Technik. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Kompaktierung eine Verdichtung der Fasern kurz vor der Verfestigung durch die Wasserstrahlen erzeugt, wodurch ein Verschwimmen der einzelnen Fasern verhindert wird, was letztlich zu einem besseren Vliesprodukt führt.
Wesentlich für die Erfindung ist die Kompaktierung dicht vor dem Wasserstrahl 6, wodurch verhindert wird, dass die Faserbahn 2 in größeren Bereichen vor der Reihe der Wasserstrahlen 6 bzw. durch den Unterdruck im Saugrohr 3c in die Trommel 3 in Produktionsrichtung gesaugt wird und das Vlies verformt wird. Es können Querwellen im Vlies entstehen und Längsstreifen bei ungleichmäßiger Ansaugung. Gleichzeitig kann sich die Festigkeit der Faserbahn 2 in Längsrichtung erhöhen, wohingegen die Festigkeit der Faserbahn 2 in Querrichtung gleich bleibt. Üblicherweise erfolgt bei einem Verstrecken von Faserbahnen eine Änderung des MD/CD-Verhältnisses in beiden Richtungen, d.h. beispielsweise in Längsrichtung nimmt die Festigkeit zu, in Querrichtung aber ab, oder umgekehrt. Das Kompaktierblech 14 hingegen kann durch die Kompaktierwirkung kurz vor der Verfestigung durch die Wasserstrahlen die Festigkeit in Längsrichtung der Faserbahn 2 erhöhen, da die Auslaufkante 14a nur über die Oberfläche der Faserbahn 2 gleitet. Über den gesamten Querschnitt der Faserbahn 2 findet hingegen keine Änderung in der Ausrichtung der Fasern statt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die nachteiligen Längsstreifen bzw. Längsstrukturen durch das Kompaktierblech verhindert werden, da die Faserbahn 2 in Längsrichtung der Trommel 3 auf die Trommel 3 gedrückt wird und nur der Teilbereich oder Streifen zwischen dem Kompaktierblech 14 und den Wasserstrahlen gedehnt und die Fasern miteinander verschlungen werden.
In Figur 1a ist eine vergrößerte Darstellung des Verfestigungsbereiches ohne das in der Trommel angeordnete Saugrohr 3c dargestellt. Im Unterschied zur Ausführung nach der Figur 1 weist die Bohrung 3a einen Einlaufbereich 3b auf, der in Laufrichtung der Faserbahn 2 vor dem Wasserstrahl 6 angeordnet ist. Die Bohrung 3b des Absaugschlitzes 3a ist keilförmig gestaltet, damit die Saugkraft durch den Unterdruck im Saugschlitz nur langsam ansteigt und das unverfestigte Vlies sich langsam ohne Verschieben der Fasern durch Saugluft verdichtet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Auslaufkante 14a des Kompaktierbleches 14 bis nah an dem Wasserstrahl 6 angeordnet und verdeckt dabei zumindest teilweise den Einlaufbereich 3b. Damit wird die Faserbahn 2 durch das Kompaktierblech 14 entlang der Längsachse der Trommel 3 auf die Trommel 3 gedrückt. Nur die Fasern, die im Bereich der Bohrung 3a und des Einlaufbereiches 3b angeordnet sind, werden miteinander verschlungen. Nur kleine Bereiche der Faserbahn 2, die sich im Bereich des Einlaufbereiches 3b befinden, werden durch den Unterdruck der Absaugung in die Bohrung 3a gezogen.
Der Abstand des Kompaktierbleches 14 mit seiner Auslaufkante 14a von dem Wasserstrahl 6 kann bis auf 0,1 mm reduziert werden, so dass sehr gezielt eine partielle Wasserstrahlverfestigung erreicht werden kann, ohne die Faserbahn 2 im Bereich des Absaugschlitzes 3a zu dehnen. Das Kompaktierblech 14 kann mit seiner Auslaufkante 14a aber auch mit größerem Abstand zum Wasserstrahl 6 an der Trommel 3 oder einem Band angeordnet werden. Der Vorteil liegt dann in der platzsparenden Anordnung der erfindungsgemäßen Kompaktiereinrichtung, wobei durch die Ausgestaltung mit dem Kompaktierblech die Festigkeit der Faserbahn höher werden kann.
Die Figuren 2a bis 2f zeigen verschiedene Ausgestaltungen eines Kompaktierbleches 14, wobei in einfachster Ausführungsform nach Figur 2f das Kompaktierblech 14 eine gerade Auslaufkante 14a aufweist.
In Figur 2a ist die Auslaufkante 14a des Kompaktierbleches 14 mit einer drehbaren Rolle 20 versehen, die auf die Faserbahn zwar einen linienförmigen Druck aufbaut, aber auf der Oberfläche der Faserbahn abrollt, so dass eine Beeinflussung des MD/CD-Verhältnisses möglichst gering ist.
In den nachfolgenden Figuren 2b bis 2e ist das Kompaktierblech 14 mit seiner Auslaufkante 14a so gestaltet, dass es über die Faserbahn gleitet und dabei die Fasern wie gewünscht - in Abhängigkeit vom Druck - in Längsrichtung bzw. Laufrichtung an der Oberfläche ausrichtet.
Das Kompaktierblech 14 nach Figur 2b weist an seiner Auslaufkante 14a eine Bördelung 14c auf, das ein Gleitelement 21 aufnehmen bzw. befestigen kann. Das Gleitelement 21 kann als runder Stab oder Streifen ausgebildet sein und beispielsweise aus Teflon oder einem anderen sehr gleitfähigen Kunststoff bestehen. Das Gleitelement 21 kann sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Kompaktierbleches 14 erstrecken, natürlich aber auch nur abschnittsweise.
Nach Figur 2c weist das Kompaktierblech 14 an der runden Auslaufkante 14a einen großen Radius auf, der als gerundete Auflage wirkt und besonders schonend über die Faserbahn 2 gleitet. Die Ausrichtung der Fasern an der Oberfläche der Faserbahn 2 wird damit reduziert.
Das Gegenteil wird mit der Ausführung eines Kompaktierbleches 14 nach Figur 2d erzielt. Die auf die Faserbahn wirkende Auslaufkante 14a wurde sehr scharfkantig gestaltet, so dass die Ausrichtung der Fasern an der Oberfläche der Faserbahn 2 maximiert wird.
In der Ausführung nach Figur 2e ist ein Kompaktierblech 14 mit rechteckigem Querschnitt an der Auslaufkante 14a dargestellt, bei dem die Kanten nur leicht gerundet wurden. Bei dieser Ausführungsform ist das Kompaktierblech sehr dünn gestaltet und im entspannten Zustand gerade, wie in Figur 2f, so dass es sich im Bereich der Auflagefläche biegt. Es wirkt damit aufgrund der Biegung des Bleches eine Fläche auf die Faserbahn 2, und keine Linie. Alternativ kann das Kompaktierblech 14 auch vorgebogen sein, so dass mit geringerem Druck aber einer größeren Fläche gearbeitet werden kann.
Das Kompaktierblech kann in einer Stärke von 0,1 bis 3 mm ausgeführt werden, vorzugsweise in einer Stärke von 0,15 bis 0,5 mm, wobei in Abhängigkeit der Federwirkung der Druck eingestellt werden kann. Als Materialien können normale Bleche, Edelstahlbleche, Federstahlbleche, flexible oder starre Kunststoffleisten verwendet werden. Die Kompaktierbleche 14 können, um die Reibung mit der Faserbahn zu verringern und möglichst wenig Einfluss auf das MD/CD-Verhältnis zu nehmen, beispielsweise mit Teflon oder einer Nanobeschichtung versehen sein.
Möchte man hingegen das MD/CD-Verhältnis gezielt beeinflussen, besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Oberfläche der Kompaktierbleche zu strukturieren bzw. aufzurauen.
In Figur 2g ist eine Draufsicht auf ein Kompaktierblech 14 dargestellt, bei dem die Auslaufkante 14a nicht wie bei den Figuren 2a bis 2e in einer geraden Linie verläuft, sondern in Wellenform. Der Vorteil besteht darin, dass die Auslaufkante 14a eine höhere Stabilität erhält, da im Bereich der Bohrung 3a bzw. des Einlaufbereiches 3b sich die Auslaufkante 14a gerade bei dünnen Blechen nicht durch die Absaugung partiell verbiegt bzw. verformt. Eine gleiche Wirkung erzielt ein Kompaktierblech mit einer groben Verzahnung.
In diesem Zusammenhang ist auch die Ausführungsform nach Figur 2h zu sehen, bei dem zumindest die Auslaufkante 14a des Kompaktierbleches 14 Bohrungen 14d oder eine Perforierung aufweist, durch die Luft strömen kann. Auch dieses Kompaktierblech wird sich im Bereich der Bohrung 3a bei einer starken Absaugung nicht wesentlich verformen. Die Bohrungen 14d können einen Durchmesser im Millimeterbereich aufweisen, beispielsweise von 0,5 bis 3 mm, sie können aber auch deutlich feiner ausgeführt werden, wobei dies dann als Microperforierung bezeichnet wird. In Abhängigkeit der zu verarbeitenden Fasermischung kann über die Anordnung und Größe der Bohrungen 14d eine Beeinflussung der Faserqualität und der Oberfläche erzielt werden.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist die Kompaktiereinrichtung 10 mit einer Anpressvorrichtung 16 ausgestattet, die den Träger 11 mit dem Kompaktierblech 14 auf die Faserbahn 2 drückt. Die Anpressvorrichtung 16 ist in dieser Figur symbolhaft als Feder dargestellt. Sie kann aus einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder bestehen, oder federbelastet ausgeführt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Kompaktierblech 14 mit seiner hinteren Kante 14b unterhalb des Trägers 11 mittels einer Befestigung 15 angeordnet. Wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 kann über das Gelenk 12 die Lage der Auflagefläche bzw. Auflagekante der Auslaufkante 14a eingestellt werden, zusätzlich aber auch die Kraft, die auf die Faserbahn 2 wirkt, indem das Kompaktierblech 14 leicht gebogen wird.
Im Unterschied zur Figur 1 ist in Figur 4 statt der Trommel ein Endlosband 7 in der Verfestigungsanlage 1 angeordnet, auf dem die Faserbahn 2 mittels Wasserstrahlen 6 verfestigt wird. Das Endlosband 7 kann als Siebband ausgeführt sein, um das Wasser schnell abzuführen. Unterhalb des Endlosbandes 7 ist im Bereich der Düse ein Saugrohr 3c als rechteckiger Kasten dargestellt, der ebenfalls mindestens einen Absaugschlitz 3d aufweist. Im Unterschied zu den bisherigen Ausführungsformen ist das Kompaktierblech 14 direkt am Wasserbalken 4 angeordnet und befestigt. Die Befestigung 15 im Bereich der hinteren Kante 14b kann an einer seitlichen Wand des Wasserbalkens 4 erfolgen, oder natürlich auch an der unteren Fläche im Bereich der Düsen 6. Dies hat den Vorteil, dass die Auslaufkante 14a sehr gut mit dem Wasserstrahl 6 ausgerichtet werden kann. Es ist selbstverständlich, dass die seitliche Befestigung 15 am Wasserbalken 4 unter anderem auch eine Höhenverstellbarkeit aufweisen kann, so dass über die Federwirkung des gebogenen Kompaktierbleches der Druck auf die Faserbahn 2 einstellbar ist. Die Anordnung direkt am Wasserbalken ist eine platzsparende Lösung, bei der sämtliche bisher aufgeführten Einstellbarkeiten, im Abstand oder in der Höhe oder im Winkel, ebenfalls realisiert werden können.

Bezugszeichen

1: Verfestigungsanlage
2: Faserbahn
3: Trommel
3a: Bohrung
3b: Einlaufbereich
3c: Saugrohr
3d: Absaugschlitz
4: Wasserbalken
5: Düse
6: Wasserstrahl
7: Endlosband

10: Kompaktiereinrichtung
11: Träger
12: Gelenk
13: Aufhängung
14: Kompaktierblech
14a: Auslaufkante
14b: Einlaufkante
14c: Bördelung
14d: Bohrung
15: Befestigung
16: Anpressvorrichtung

20: drehbare Rolle
21: Gleitelement

Claims

Vorrichtung zur hydrodynamischen Verfestigung von Vliesen, Geweben und Gewirken, umfassend eine Verfestigungsanlage (1) mit mindestens einem Wasserbalken (4) und einer Trommel (3) oder einem Endlosband (7), zwischen denen eine Faserbahn (2) transportiert und verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung der Faserbahn (2) vor dem Wasserbalken (4) eine Kompaktiereinrichtung (10) angeordnet ist, die an oder in die Verfestigungsanlage integriert ist und die die Faserbahn (2) auf der Trommel (3) oder dem Endlosband (7) verdichtet, wobei die Kompaktiereinrichtung (10) mindestens ein Kompaktierblech (14) aufweist, das die Faserbahn (2) auf die Trommel (3) oder das Endlosband (7) drückt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktierblech (14) am Wasserbalken (4) befestigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktierblech (14) an einem Träger (11) befestigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) verschwenkbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktierblech (14) unter Vorspannung die Faserbahn (2) verdichtet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch die Elastizität des Kompaktierbleches (14) und/oder durch eine Anpressvorrichtung (16) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordere Kante bzw. Auslaufkante (14a) des Kompaktierbleches (14) unmittelbar am Wasserstrahl (6) positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufkante (14a) des Kompaktierbleches (14) zumindest einen Teil der in der Trommel (3) angeordneten Saugbereiche einer Bohrung (3a) und/ oder Einlaufbereiche (3b) verdeckt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Auslaufkante (14a) zum Wasserstrahl (6) bis auf 0,1 mm reduzierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufkante (14a) des Kompaktierbleches ausgebildet ist, über die Faserbahn (2) zu gleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufkante (14a) des Kompaktierbleches ausgebildet ist, über die Faserbahn (2) zu rollen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktierblech (14) aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundmaterial besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktierblech (14) eine Dicke von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,15 bis 0,5 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompaktierblech (14) mit Teflon oder einer Nanobeschichtung versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufkante (14a) des Kompaktierbleches (14) eine Wellenform oder Verzahnung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufkante (14a) des Kompaktierbleches (14) Bohrungen (14d) oder eine Perforierung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Kompaktierblech (14) zur Trommel (3) oder zum Endlosband (7) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Wasserbalkens zwischen 10 und 100 bar liegt, vorzugsweise zwischen 20 und 40 bar.
Verfahren zur hydrodynamischen Verfestigung von Vliesen, Geweben und Gewirken, wobei eine Faserbahn (2) zwischen einem Wasserbalken (4) und einer Trommel (3) oder einem Endlosband (7) transportiert und verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbahn (2) unmittelbar vor dem Wasserbalken (4) mittels einer Kompaktiereinrichtung (10), die als Kompaktierblech (14) ausgebildet ist, auf der Trommel (3) oder dem Endlosband (7) verdichtet wird, so dass ein Verschwimmen der Fasern verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung durch eine auf der Faserbahn (2) gleitende oder rollende Kompaktiereinrichtung (10) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kompaktiereinrichtung (10) die Festigkeit der Faserbahn (2) in Längsrichtung erhöhbar ist.