EP3710623B1 - Überwachungstechnik für vliesfabrikationsanlagen - Google Patents

Überwachungstechnik für vliesfabrikationsanlagen

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EP3710623B1
EP3710623B1 EP18814487.7A EP18814487A EP3710623B1 EP 3710623 B1 EP3710623 B1 EP 3710623B1 EP 18814487 A EP18814487 A EP 18814487A EP 3710623 B1 EP3710623 B1 EP 3710623B1
Authority
EP
European Patent Office
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product
nonwoven
properties
nonwoven pre
fibre
Prior art date
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Active
Application number
EP18814487.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3710623A1 (de
EP3710623C0 (de
Inventor
Eberhard HÄBERLE
Andreas Meier
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Autefa Solutions Germany GmbH
Original Assignee
Autefa Solutions Germany GmbH
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Publication date
Application filed by Autefa Solutions Germany GmbH filed Critical Autefa Solutions Germany GmbH
Publication of EP3710623A1 publication Critical patent/EP3710623A1/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP3710623C0 publication Critical patent/EP3710623C0/de
Active legal-status Critical Current
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G31/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions
    • D01G31/006—On-line measurement and recording of process and product parameters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G31/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions
    • D01G31/003—Detection and removal of impurities
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/30—Moistening, sizing, oiling, waxing, colouring, or drying yarns or the like as incidental measures during spinning or twisting
    • D01H13/304—Conditioning during spinning or twisting
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-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
    • D04H1/74—Non-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 orientated, e.g. in parallel (anisotropic fleeces)

Definitions

  • the invention relates to a monitoring technology for nonwoven fabric production plants.
  • Nonwovens made from various fiber types and fiber mixtures are used in a wide variety of areas (e.g. hygiene products, automotive trim, packaging or building materials).
  • Synthetic fibers are the preferred starting material. Recycled fibers, e.g., from plastic or carbon materials, are also now processed into nonwovens.
  • nonwovens i.e., finished nonwoven products
  • fibers are extracted and processed, usually from compressed bales, in fiber preparation equipment. Different fiber types may be blended to create a fiber mixture.
  • a relatively loose fiber nap a so-called nonwoven pre-product
  • nap formation equipment in particular mechanical or aerodynamic cards or carding machines, is used.
  • This nonwoven pre-product does not yet possess the desired structure, especially thickness or strength, of the finished nonwoven.
  • the nonwoven pre-product is then... Further processing steps are involved. During further processing, for example in a nonwoven fabric layer or a needling machine, the structure of the previously formed fiber pile is altered.
  • the nonwoven pre-product is processed into the finished nonwoven fabric in varying numbers of processing steps and methods.
  • nonwoven fabric production plants are known where measurements are carried out on the finished nonwoven fabric at the end of the production plant or behind a consolidation machine.
  • EP 0 604 874 discloses a technique for controlling the microenvironmental conditions in a test zone or a process for manufacturing cotton yarns.
  • the object of the present invention is to provide an improved monitoring technology for
  • the disclosure includes a monitoring technology comprising both a monitoring method and suitable devices.
  • the disclosure includes a nonwoven pre-production plant and a monitoring device.
  • the combinations of known processing steps and machines are highly diverse.
  • the disclosed monitoring technology is particularly suitable for use in various plant configurations.
  • specific requirements are placed on the quality of the finished nonwoven product. These requirements can relate to the thickness, composition, structure, feel, color, or load-bearing capacity of the nonwoven product.
  • the nonwoven pre-production plant can be part of a larger nonwoven manufacturing plant.
  • the nonwoven pre-production plant processes fibers into a Nonwoven pre-product. It represents the first process stage within a larger nonwoven fabric production plant.
  • a nonwoven pre-production plant can include, in particular, one or more fiber preparation units and one or more pile formation units, e.g., a carding machine.
  • the entire nonwoven fabric production plant processes fibers into the finished nonwoven fabric.
  • the nonwoven pre-product is an intermediate product in the overall nonwoven fabric manufacturing process.
  • the monitoring device can be part of a nonwoven pre-production plant.
  • the nonwoven pre-product is further processed into a nonwoven fabric.
  • a first essential aspect of the invention relates to the detection of properties of an unprocessed nonwoven pre-product.
  • an unprocessed fiber pile the nonwoven fabric pre-product
  • This first process step is also called pile formation or "web formation.”
  • the production of the nonwoven fabric pre-product, i.e., the unprocessed pile can also take place in several steps.
  • the nonwoven fabric pre-product can be produced in several carding machines in succession to achieve the necessary pile thickness for further processing.
  • the unprocessed pile of the nonwoven pre-product exhibits little cohesion between the fibers.
  • the nonwoven pre-product is particularly problematic after pile formation. (e.g., since exiting a carding machine) unprocessed.
  • the fiber pile (nonwoven pre-product) formed in the pile-forming unit remains unchanged within the collection area. Any alteration to the structure of the nonwoven pre-product (e.g., through bundling, consolidation, or laying) only occurs downstream of the collection area.
  • the nonwoven pre-product is typically modified in its structure after being processed in a nonwoven pre-production line.
  • This processing includes, for example, bonding the pile.
  • Various mechanical, thermal, and chemical bonding techniques are used in practice.
  • the pile is calendered, needle-punched, or bonded with water jets during processing.
  • the pile structure is modified (e.g., bonded) to achieve the desired product properties of the nonwoven.
  • One aspect of the present invention is that the properties of a nonwoven pre-product are automatically recorded in order to monitor the production process.
  • the recorded properties of the nonwoven pre-product can include, for example, basis weight, moisture content, fiber orientation, fiber openness, fiber blend ratio, temperature, density, and/or the electrical or electrostatic charge of the fiber pile. Both multiple properties and a specific selection of properties can be recorded by measurement.
  • Recording the properties of the nonwoven precursor offers several advantages. These properties significantly influence processing in the downstream converting equipment of the nonwoven manufacturing plant. For example, the degree of fiber openness in the nonwoven precursor can affect subsequent bonding. Fiber orientation in the nonwoven precursor affects the mechanical strength of the finished nonwoven product. Therefore, recording the properties of the nonwoven precursor is advantageous. In particular, recording the properties of the nonwoven precursor is beneficial for optimizing the quality of the finished nonwoven fabric. Recording the properties of the nonwoven precursor is also advantageous for optimizing the downstream converting equipment of the nonwoven manufacturing plant.
  • the properties of the nonwoven precursor before further processing. Certain properties are more difficult to measure after processing.
  • certain measurement methods such as measurements using infrared or radioactive radiation, can be especially well applied to the thin fiber nap of the nonwoven precursor. For example, the transmission of radiation through a thin fiber nap can be measured more accurately than through a processed nonwoven. Measurements using infrared and/or radioactive radiation on the nonwoven precursor are particularly advantageous.
  • Another essential aspect of the disclosure is the recording of a property of the nonwoven pre-product across its width.
  • the nonwoven pre-product is conveyed as a web-like fiber layup in the production direction.
  • the spatial or areal distribution of the properties lengthwise and/or crosswise to the production direction is of particular importance for the quality of the product. Properties such as basis weight, fiber openness, or fiber orientation can exhibit local variations. Local defects, material accumulations, clumps, or similar effects can be recorded in the spatial or areal distribution of the properties.
  • Width refers to the extent of a fiber stream or a nonwoven pre-product (i.e., a pile web) transverse to the production direction (i.e., conveying direction).
  • the capture area extends across the entire working width of a pile-forming device (e.g., a carding machine).
  • the data can be acquired using a stationary or movable sensor. Acquisition is preferably performed with constant accuracy across the entire width of the nonwoven fabric precursor.
  • an (approximately) continuous distribution of the properties is captured. This allows for the determination of a cross-sectional profile and/or a longitudinal distribution of the properties.
  • consecutive measurements can be taken at multiple local acquisition points. These local acquisition points can be offset from each other longitudinally and/or transversely. Preferably, the local acquisition points overlap.
  • a continuous property profile can be generated, in particular, from a combination of overlapping acquisition points with constant measurement accuracy.
  • location information and/or time information is recorded for each acquired property.
  • the two-dimensional distribution of a property is recorded.
  • the weight is recorded as an area weight distribution.
  • the spatial distribution of a property preferably refers to the area of the pile. Spatial distribution preferably means the areal distribution of a property parallel to the pile. It is particularly advantageous for cost-effective measurement technology not to record a third dimension of a property distribution, especially perpendicular to the pile. Measurement inaccuracies in the distribution perpendicular to the area of the pile can lead to significant distortions or noise in the measurement result.
  • the properties of the nonwoven precursor are already important for the production of a high-quality nonwoven fabric. If the properties of the resulting fiber pile deviate from the desired properties, this can lead to production problems during further processing of the nonwoven precursor or to a reduction in the quality of the final product. For example, moisture can...
  • the properties of the nonwoven fabric pre-product can affect further processing in certain machines. It is therefore advantageous to determine the properties of the fiber pile before initial processing, especially if the pile structure is altered. Structural changes occur particularly during the consolidation of a pile.
  • the properties of the nonwoven product are only checked, if at all, at the end of the production process. Adjustments to optimize the quality of the nonwoven product are usually made manually by the machine operator and depend heavily on the individual's experience and qualifications. Furthermore, these adjustments are often only made at the start of a production run. Automated monitoring ensures product quality regardless of the operator.
  • Another advantage of recording the properties of the nonwoven pre-product lies in using the recording results for automated adjustment of the nonwoven pre-production line.
  • the recorded properties can be used for a one-time adjustment during a changeover or production start-up.
  • the properties can be adjusted based on the recording results during the
  • the production process can be controlled by adjusting the nonwoven pre-production plant. Controlling a fiber preparation unit and/or a pile formation unit based on the measured properties of the nonwoven pre-product is particularly advantageous. Measuring these properties close to the point where the nonwoven pre-product exits a pile formation unit is especially beneficial in this regard.
  • a sensor bar can also be used that extends across the width of the nonwoven fabric pre-product.
  • the measurements take place within a detection area whose location within the production plant is particularly advantageous. Measurements can be performed locally and/or globally on the nonwoven pre-product. In particular, sensors, e.g., for detecting moisture, can perform local measurements. Furthermore, sensors can perform measurements over a specific area of the nonwoven pre-product.
  • the detection area for recording the properties of the nonwoven pre-product is preferably located directly at or near the point where the nonwoven pre-product exits the pile formation unit. This arrangement is advantageous because the property data is recorded with the shortest possible time lag compared to the pile formation process. Particularly for controlling a fiber preparation or pile formation process based on the recorded properties, shorter dead times can be achieved by positioning the detection area close to the pile formation unit. Shorter pile formation cycle times between the pile formation process and the property measurement can improve control accuracy in the case of a control system. Material waste can also be reduced.
  • the monitoring procedure serves to oversee the production process and product quality.
  • high quality requirements may be placed on the nonwoven fabric.
  • manufacturers of nonwoven fabrics have an interest in monitoring the production process. It is particularly advantageous to store and document the recorded properties of the nonwoven pre-product. This allows for better identification of the causes of quality deviations in the nonwoven fabric.
  • One embodiment of the monitoring method is particularly advantageous for the automated adjustment of the nonwoven pre-production plant.
  • Another essential aspect of the disclosure is the monitoring of the moisture and/or electrostatic charge of the fibers or the nonwoven precursor. This aspect of the disclosure has its own inventive significance.
  • the disclosed monitoring technology ensures that changing environmental conditions or fluctuating fiber properties do not negatively affect product quality. Quality deviations can be prevented or mitigated. This monitoring technology also reduces rejects.
  • Electrically charged fibers can easily adhere to machine components, such as conveyor belts, and disrupt the production process. This is especially true for non-electrically charged components. or only weakly conductive materials (e.g. , plastics), electrostatic charging of the fiber material can occur.
  • the generation of electrostatic fields is closely linked to the moisture content of the fiber material and the surrounding air. Above a certain moisture level, electrical charges in the fiber material can be reduced or even prevented. Both the moisture content of the fibers themselves and of the surrounding air play a role in the quality of the manufacturing process.
  • monitoring the moisture content and/or electrical charge of the fibers and/or the nonwoven precursor is advantageous for product quality and system durability.
  • the moisture content is maintained within an optimal range.
  • the relative humidity is taken into account as a function of the ambient temperature.
  • the climatic conditions of a facility can vary considerably depending on its location and the time of year. Seasonal, climatic, and weather-related variations in environmental conditions at the production site can be mitigated by monitoring technology. Humidity and ambient temperature can be controlled independently of external environmental conditions. Unwanted fiber shedding or fiber adhesion can be prevented worldwide.
  • Fibers are often delivered as compressed bales.
  • the fibers introduced into the system can exhibit different properties (e.g., moisture content).
  • Automated monitoring of the fiber or nonwoven precursor properties can compensate for external influencing factors.
  • the moisture content and/or electrical charge of the fibers or a nonwoven precursor are detected by a sensing device.
  • the sensing device can comprise one or more sensors. Infrared sensors are preferably used.
  • the sensing device is arranged in the nonwoven fabric production plant such that the Properties are captured within a suitable detection area.
  • the data acquisition results are processed in an electronic data processing unit. These results represent an important data source.
  • the data acquisition results can be analyzed for various purposes.
  • the data can be used for the regulation or control of the plant.
  • the data acquisition results can be used for process documentation and quality assurance.
  • the data can be processed in real time and/or stored permanently.
  • a positioning instruction is generated for an actuator of the system, machine, or component.
  • This positioning instruction is an electronic signal. It can be exchanged, in particular, via a bus system between data processing units (e.g., the detection device and a system controller).
  • the ambient conditions in a specific climate control area of the nonwoven fabric production plant can be adjusted using an air conditioning system.
  • the air conditioning system is preferably designed for this purpose.
  • the system can heat or cool the ambient air. It can also humidify and/or dehumidify the air.
  • moisture can be applied directly to the fiber material (e.g., by spraying, brushing, or wetting). Alternatively or additionally, moisture can be increased or decreased indirectly via the ambient air.
  • the air conditioner can also advantageously dry fibers or air.
  • a humidification system can spray a liquid onto the fibers.
  • the increased humidity allows the fibers to dissipate their electrostatic charge.
  • dry ambient air can maintain an optimal humidity level.
  • Targeted humidification of the fibers can be especially beneficial in process sections where unwanted fiber shedding is likely.
  • the climate-controlled area of the nonwoven fabric production plant is advantageously localized.
  • a separate climate control area increases the energy efficiency of the plant, especially compared to climate control of an entire hall.
  • the positioning instruction preferably includes a setpoint for a liquid quantity, a temperature setting, or a humidity setting.
  • positioning instructions can include setpoints for mechanical components.
  • Control devices e.g. speed for a drive, angle for a guide, position of a control range, movement specifications.
  • the system components have suitable interfaces for receiving and/or transmitting commands.
  • multiple detection or control devices can be used for separate fiber streams (fiber sources). Differences between the properties of different fiber streams can be detected and compensated for.
  • the detection zone can be located at various points within the nonwoven fabric production plant. It is advantageous to position a detection zone at the outlet of a pile-forming unit (e.g., carding, airlay, spunbond unit) or a fiber preparation unit (e.g., bale breaker, fiber opener, metering unit, fiber blending unit). Multiple detection zones, particularly those with multiple detection units, can be arranged along the production process. For example, a detection zone can be located in a bale breaker, downstream of a fiber blending unit, and/or at the outlet of a flaker feeder.
  • a pile-forming unit e.g., carding, airlay, spunbond unit
  • a fiber preparation unit e.g., bale breaker, fiber opener, metering unit, fiber blending unit.
  • the monitoring technology can be used for quality assurance purposes.
  • the recorded properties of the nonwoven pre-product are stored in a The data processing unit processes the data.
  • the acquisition results can include raw measurement data or pre-processed property data.
  • Data preparation algorithms can be used to enrich the measurement data with temporal and spatial information. Furthermore, patterns in the temporal or spatial progression of the acquisition results can be identified.
  • the acquisition results can be stored in a memory, particularly a suitable database for quality assurance purposes, or displayed on a suitable display device, such as a central plant terminal. This processing is advantageous because undesirable properties can be detected in the nonwoven pre-product at an early stage of the production process.
  • a cross - sectional and/or longitudinal profile of the properties is generated from the acquisition results.
  • the longitudinal profile can, in particular, include a temporal and/or spatial progression of the properties along the production direction.
  • the cross-sectional profile comprises a progression of the properties across the width of the nonwoven pre-product and/or a fiber stream.
  • location and/or time information is stored for each acquired property. For example, the location of a measurement in linear meters relative to a reference location (e.g., linear meters since the start of production) can be stored.
  • a production time e.g., date and time
  • the linking of the acquired Features that are located at the point of acquisition are particularly advantageous for precise control or regulation of the features.
  • the monitoring technology can be used for adjusting the nonwoven pre-production plant, particularly for control purposes.
  • the recorded properties can be compared with target properties to identify deviations.
  • setup instructions are generated for configuring the nonwoven fabric pre-production plant.
  • the generation of these setup instructions can take into account both the recorded properties and target properties, as well as any identified property deviations and/or other process parameters.
  • Positioning instructions are generated for setting fiber preparation equipment and, in particular, pile formation equipment.
  • the properties of the nonwoven pre-product can be controlled by adjusting the nonwoven pre-production system. This control can also take into account additional information, e.g., from other sensors in the system. For example, the fiber openness can be measured and controlled by adjusting one or more fiber opener devices.
  • Suitable positioning instructions are generated and transmitted either to a system controller, directly to a fiber preparation or pile formation unit, or to a suitable positioning device.
  • actuators in the nonwoven pre-production plant can modify the fiber preparation or pile formation process in such a way that the measured properties change in the desired direction.
  • a positioning instruction can be transmitted to an actuator on the feed chute of a flaker feeder.
  • an actuator such as an electric motor, the width of the feed chute is adjusted according to the positioning instruction.
  • Suitable control algorithms will be used to regulate the properties of the nonwoven pre-product by adjusting the nonwoven pre-production plant.
  • Both simple linear and complex nonlinear controllers can be used to generate the setup instructions.
  • trained artificial neural networks or fuzzy controllers can be used to process the acquisition data and generate appropriate setup instructions.
  • a nonwoven fabric production plant (15) can have different numbers of The nonwoven fabric production plant (15) comprises a nonwoven pre-production plant (10) for the production of a nonwoven pre-product (3) and one or more downstream processing units (90) for processing the nonwoven pre-product (3) into the finished nonwoven fabric (7).
  • Various conveying devices can be used for transporting the fibers or the fiber pile between the individual machines.
  • Figure 1 shows a nonwoven fabric production plant (15) comprising a nonwoven fabric pre-production plant (10) and a downstream processing plant (90).
  • the nonwoven fabric pre-production plant (10) includes a fiber preparation plant (20), a pile formation plant (30), and a monitoring plant (40).
  • the nonwoven fabric production plant (15) also includes a plant control system (11).
  • fibers (1) are processed in one or more fiber preparation units (20).
  • the processed fibers (2) are then used to form a nonwoven pre-product (3) in one or more pile-forming units (30).
  • the nonwoven pre-product (3) consists of an unprocessed fiber pile.
  • the monitoring device (40) has a detection device (41) with one or more sensors (410) for detecting the properties of the nonwoven pre-product (3).
  • the properties of the nonwoven pre-product (3) in particular its moisture content, electrical charge, weight distribution, fiber orientation, fiber mixing ratio and/or fiber openness degree are detected in a detection area (5).
  • the arrangement of the capture area (5) close to the exit of the nonwoven pre-product (3) from the pile-forming unit (30) is particularly advantageous.
  • the capture unit (41) and/or the capture area (5) can be located both inside and outside the pile-forming unit (30).
  • downstream processing units (90) are located downstream of the capture area (5).
  • the nonwoven pre-product (3) is further processed into the finished nonwoven fabric (7) in one or more processing steps.
  • the structure of the fiber pile is modified.
  • the pile can be layered in several layers in a lay-up unit (91) to increase the pile thickness.
  • the fiber orientation can also be changed during downstream processing.
  • Other properties can also be modified by the downstream processing downstream of the capture area (5).
  • Parts of the nonwoven pre-production plant (10) are preferably air-conditioned. This embodiment is particularly advantageous in regions with humid climates in order to influence the moisture content and/or temperature of the fibers or the nonwoven pre-product (3).
  • the nonwoven manufacturing plant (15) can have one or more air conditioning units (12).
  • the process zone within the The fiber preparation unit (20) and/or the nonwoven forming unit (30) are air-conditioned.
  • the entire production hall can be air-conditioned by an air conditioning system (12).
  • the air conditioning system (12) is adjustable via the plant control system (11).
  • the air conditioning system (12) can also directly receive positioning instructions (45) from the monitoring unit (40).
  • the detection device (41) performs measurements on the nonwoven pre-product in the detection area (5).
  • One or more sensors (410) can be moved across the nonwoven pre-product (3).
  • the movement of a sensor (410) can be along or across the conveying direction of the nonwoven pre-product (3).
  • the movement of a sensor (410) can be controlled depending on the conveying speed of the nonwoven pre-product (3) in the detection area (5). This is particularly advantageous for facilitating the assignment of the detection results to the corresponding section of the moving nonwoven pre-product (3).
  • Individual or all sensors (410) can also be arranged in a stationary position.
  • the stationary arrangement is particularly advantageous for local measurements, e.g., of the moisture content of the nonwoven pre-product (3).
  • the sensors (410) can be arranged both above and below the nonwoven pre-product.
  • the detection area (5) can also be located within the pile-forming device (30), in particular a carding machine.
  • the measurements using a sensor (410) are non-contact. Infrared sensors are preferred.
  • the device is used. Other non-contact measurement methods using cameras or other active radiation sources, e.g., for X-rays, are also possible.
  • the detection device (40) is designed to arrange suitable sensors (410) on the nonwoven pre-product (3) in such a way that its properties can be reliably detected.
  • a monitoring device (40) also includes a data processing unit (42).
  • the data processing unit (42) can comprise a digital storage device with a data processing program and a processor.
  • the data processing unit (42) is configured to process acquisition results from the acquisition unit (41), in particular to execute processing steps of the claimed monitoring method.
  • the data processing unit (42) can also be configured as an embedded system of the acquisition device (410) or as part of the plant control system (11).
  • the monitoring device (40) with the data processing unit (42) is configured to carry out the claimed monitoring method.
  • the monitoring device (40) is specifically designed to generate setting instructions (45) for adjusting the nonwoven pre-production plant (10).
  • the monitoring device (40) controls the properties of the nonwoven pre-product (3).
  • the setting instructions (45) can be generated according to a control algorithm.
  • the setting instructions (45) preferably contain the manipulated variables for a closed control loop.
  • the controller is preferably located in the monitoring unit (40). in particular, it is implemented in the data processing unit (42). Based on the appropriate control instructions (45), the manufacturing process within the nonwoven pre-production plant (10) is adapted such that the properties of the nonwoven pre-product (3) change in the desired manner.
  • the control instructions (45) can also be used for control in an open-loop system or for feedforward control.
  • the setup instructions (45) are transmitted to the plant control unit (11).
  • the plant control unit (11) can serve for the general control and monitoring of the entire nonwoven fabric production plant (15). It is specifically designed to process setup instructions (45) for monitoring, and in particular controlling, the properties of the nonwoven pre-product (3).
  • the plant control unit (11) can, in particular, include driver stages to convert signal streams from the setup instructions (45) into power streams. Alternatively, the driver stages can also be arranged on another part of the nonwoven pre-production plant (10), in particular on a fiber preparation unit (20) or a pile formation unit (30).
  • the central plant control unit (11) can, in particular, communicate with various parts of the nonwoven pre-production plant (10), especially with the monitoring unit (40), via a bus network.
  • the monitoring device (40) can use, in addition to the acquisition results of the acquisition device (41), The monitoring device (40) processes additional information from the nonwoven fabric production plant (10).
  • target properties of the nonwoven pre-product (3) can be obtained or entered by a user.
  • the monitoring device (40) is designed to detect deviations between the measured properties and the target properties of the nonwoven pre-product (3).
  • Target properties can be fixed or variable values or ranges.
  • the target moisture content of the nonwoven pre-product can be specified with a range between a minimum and a maximum moisture content. Both the measured and the target properties can be deterministic values and/or statistical values.
  • Properties of the nonwoven pre-product (3) can also be spatial and/or temporal distributions.
  • Controlling the properties of the nonwoven pre-product (3) to predetermined target properties is particularly advantageous for achieving high quality in the finished nonwoven fabric (7).
  • a high-quality nonwoven pre-product (3) is beneficial for further processing.
  • Certain properties of the pile, especially the fiber openness or fiber orientation, are determined at an early stage of the production process, particularly by fiber preparation equipment (20) and pile formation equipment (30). Early detection of these properties along the production direction (4) improves the control options.
  • certain properties can be determined before the first pile structure modification. Further processing can be better monitored. In particular, measurement methods that measure radiation penetrating the pile can provide better information about the pile properties of a thin and unconsolidated pile. Therefore, arranging the detection area (5) along the production direction (4) upstream of a first nonwoven layer (91) and/or a needling machine is advantageous. Short pile transit times between pile formation and the detection area (5) also lead to improved control dynamics.
  • the plant's efficiency can also be improved. Setup times can be reduced and the amount of rejects decreased.
  • Figure 2 Figure 40 shows a further embodiment of a nonwoven pre-production plant (10).
  • the monitoring device (40) generates setup instructions (45) and transmits them directly to a fiber preparation device (20) and/or to a pile formation device (30).
  • the pile formation device (30) preferably comprises a carding unit (32) and a feeder (31).
  • the feeder (31) supplies the carding unit (32) with prepared fibers (2).
  • a continuous fiber stream is formed from the prepared fibers (2), which can be processed into a pile in a carding unit.
  • the feeder (31) has guiding and conveying means for the fibers, with which the fiber stream can be influenced. For example, the The cross-section of the feeder shaft in the feeder (31) can be changed.
  • An adjusting device (50) adjusts the fiber guides according to an adjustment instruction (45).
  • the positioning device (50) can comprise a driver stage and actuators, in particular an electric motor. Positioning devices (50) are preferably arranged on a fiber preparation unit (20) or on a pile formation unit (30). The positioning devices (50) can have a uniform interface for receiving positioning instructions (45). The interface can be compatible with a bus system of the pile formation unit (10) and communicate via it. Instead of its own actuator, the positioning device (50) can also have a special machine interface via which the actuators of the nonwoven pre-production unit are controlled. The positioning device (50) can serve as a unified interface for positioning instructions (45) to various actuators. This is particularly advantageous if the nonwoven pre-production unit consists of machines from different manufacturers.
  • the monitoring technology can be supplied as a retrofit component for existing nonwoven fabric production plants.
  • the use of standardized interfaces on the actuators (50) for transmitting actuator instructions (45) is particularly advantageous in this case, as only the actuators need to be adapted to existing machines.
  • Figure 3 shows a nonwoven pre-production plant (10) with a special fiber preparation unit (20).
  • Various fiber types (1) are processed into a pile in this plant.
  • the fiber preparation unit (20) includes a fiber mixing unit (22) in which the different fiber types (1) are mixed.
  • the fiber mixing device (22) is preferably designed to be adjustable by means of setting instructions (45). This is particularly advantageous for changing or controlling the measured fiber mixing ratio of the nonwoven pre-product (3).
  • the fibers (1) are typically fed into the system in the form of compressed bales.
  • the illustrated embodiment has bale breakers (21) in which the fibers are separated from the bales. Fiber clumps are opened in one or more steps.
  • the fiber processing unit (20) can have one or more bale breakers (21) and/or fiber opening devices (23). With this fiber processing unit (20), the fibers (1) can be processed in such a way that a pile can be formed from them in a pile-forming unit (30), in particular a mechanical or aerodynamic carding machine (32).
  • the pile-forming unit (30) can also include (additional) fiber opening devices, in particular fine openers for multi-stage fiber opening processes.
  • Both the bale breakers (21) and the fiber opening devices (23) are adjustable. Based on The fiber preparation process can be adjusted according to the setting instructions (45). This is particularly advantageous in the case of controlling the detected fiber openness degree of the nonwoven pre-product (3).
  • the fiber preparation unit (20) can also include a humidification unit (24) (also called a smelting station).
  • a humidification unit (24) also called a smelting station
  • fibers can be treated with various chemical agents, in particular by wetting or spraying them with liquids.
  • an antistatic agent can be sprayed onto the fibers to prevent or reduce their static charge.
  • Other chemical treatments are also possible.
  • the humidification unit is also adjustable. In particular, the moisture content of the fibers can be influenced by adjusting the humidification unit.
  • Figure 4 shows a top view of a nonwoven pre-product (3) between a pile-forming device (30) and a processing device (90). Properties of the nonwoven pre-product (3) are detected within a detection area (5) by means of a monitoring device (40).
  • the figure shows a preferred embodiment of a detection device (41) with a movable sensor (410). Also indicated is an embodiment with a sensor bar (411) extending across the width of the nonwoven pre-product.
  • the nonwoven pre-product (3) is continuously conveyed in the production direction (4). This is achieved through the conveying movement of the web (3) and the movement of the The detection area (5) of the sensor (410) is shifted on the pile web (3). This results in a trajectory (5) of locations where the properties of the nonwoven pre-product are detected. Measurements are taken over time in a zigzag or wave pattern, in particular across the entire width of the pile web (3).
  • a profile (6) of the properties can be determined, in particular across the width of the nonwoven pre-product (3) perpendicular to the production direction (4).
  • the profile describes the distribution of the properties of the nonwoven pre-product.
  • a recorded property at a recording location (5i) is preferably provided with location information and/or time information.
  • an automated adjustment can be made at an adjusting device (50) of a pile formation device (30) (e.g. a carding machine or a feeding shaft) or a fiber preparation device (20).
  • a pile formation device (30) e.g. a carding machine or a feeding shaft
  • a fiber preparation device (20) e.g. a fiber preparation device.
  • an adjustment is made on an adjusting device (50) which is designed to locally influence the properties of the nonwoven pre-product (3).
  • the feeder chute of a feeder (31) is adjusted.
  • the feeder chute preferably has adjusting devices designed to control the fiber flow across its entire width and/or at individual points.
  • the feed chute allows for adjustments to be made along the width of the nonwoven pre-product.
  • the basis weight of the nonwoven pre-product can be controlled or regulated locally, across the entire surface, and/or globally.
  • further adjusting devices (50) can be automatically adjusted on a fiber preparation plant (20) or a pile formation device (30), for example a bale breaker, the set of a carding machine (32), a dosing device or a fiber opener.
  • a fiber preparation plant (20) or a pile formation device (30) for example a bale breaker, the set of a carding machine (32), a dosing device or a fiber opener.
  • the capture area (5) is arranged downstream of a first carding unit (32).
  • the capture area (5) is arranged downstream of a second, third, or further carding unit (32) or other pile-forming device (30) in the production direction (4).
  • the nonwoven pre-product (3) can be placed between several pile-forming steps (e.g., carding).
  • the nonwoven pre-product (3) in the capture area (5) is a laid and unbonded fiber pile. The subsequent processing that alters the structure can relate to one or more properties of the nonwoven pre-product.
  • the detection area (5) is arranged downstream of the last card (32) in the production direction (4).
  • the detection area (4) is arranged upstream of a first consolidation unit. During consolidation, the cohesion between the fibers of the nonwoven pre-product is strengthened.
  • the nonwoven pre-product can consist of a single- or multi-layered fiber pile. During the pile formation process, the fiber pile can be layered on top of each other, thereby increasing its thickness.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a nonwoven pre-production plant (10) with various embodiments of a monitoring technology, in particular for moisture and/or electrical charge.
  • a napkin formation device (30) e.g., a teasel (32)
  • the air conditioning unit (12) is designed to adjust the ambient conditions, in particular the absolute or relative humidity and/or the temperature, in an air conditioning area (13).
  • the air conditioning area is integrated into the teasel (32).
  • the teasel housing is essentially climatically separated from the environment.
  • the nonwoven fabric production plant can include one or more air conditioning areas (13) or air conditioning units (12).
  • the air conditioning area (13) can also be built around a machine (e.g., for retrofitting).
  • the nonwoven pre-production plant (10) can include one or more humidification units (24).
  • the humidification unit also called a scaling station
  • the humidification device (24) can in particular comprise a spray nozzle or other humidifying agents. Preferably, distilled water is sprayed. A mist can also be formed. Alternatively or additionally, a chemical, an additive, or a lubricant can be applied in a humidification station (24).
  • a humidification device (24) can be combined with an air conditioning system (12).
  • the humidification device comprises one or more liquid tanks and/or controllable pumps.
  • the air conditioning system (12) can alternatively or additionally comprise desiccants (e.g., an infrared lamp, a fan, or a heater).
  • the humidification device (24) can in particular be integrated into a machine a fiber preparation device (20) or a pile formation device (30).
  • An air conditioning system (12) and/or a humidification system (24) includes a control device (50).
  • the control device (50) is configured to receive control instructions (45). Furthermore, the control device (50) is configured to control the input of moisture (e.g., by dosing a liquid) and/or the removal of moisture (e.g., by adjusting the temperature or irradiation).
  • the figure shows several possible arrangements of a detection area (5) or a detection device (41).
  • the properties of a The properties of the fiber stream are detected downstream of, in, or on a bale breaker (21), downstream of, in, or on a fiber mixing unit (22), or on another fiber processing unit (20).
  • the properties are detected in a detection area (5) arranged downstream of an actuating device (50) in the production direction (4).
  • This arrangement advantageously allows the properties to be controlled in a feedback loop. Alternatively or additionally, the properties can also be controlled.
  • the recorded properties of the nonwoven pre-product can also be used for other purposes, such as predictive maintenance and/or damage detection.
  • the recorded properties are analyzed automatically.
  • the frequency behavior of the properties is analyzed.
  • a Fourier transform can be applied to the recorded properties.
  • the frequencies of the recorded properties can be compared with frequencies of periodic movements (e.g., rotational speeds of rotating or oscillating parts) or known machine parameters.
  • damage to a component is detected by frequency patterns in the recorded properties.
  • An automated warning about an unusual frequency behavior can be generated.
  • a warning about damage or maintenance requirements for a specific component can be generated.
  • the nonwoven pre-product is a sheet-like and/or web-like fiber mat.
  • the width of the nonwoven pre-product is preferably 1m to 4m.
  • the monitoring device includes an infrared sensor.
  • radioactive radiation sensors or X-ray sensors can be used.
  • isotope backscatter sensors are also suitable. Radioactive radiation from a krypton isotope is especially suitable for detecting the properties of a nonwoven fabric precursor.
  • radioactive radiation requires special radiation protection measures. After a half-life, the sensors or the radiation source typically need to be replaced. Infrared sensors have the advantage of also being able to detect moisture. Furthermore, infrared sensors require less maintenance. Depending on the type of nonwoven product, different sensors may be advantageous. The specific detection range and the application of the detection results are beneficial when combined with various sensor types.
  • the monitoring device (40) is configured with the detection device (41) and its own data processing device (42).
  • This embodiment has the advantage that the monitoring method can be implemented by retrofitting a monitoring device (40) to existing systems. can be used. This can also improve product quality in existing systems.
  • the monitoring device (40) can be designed as a distributed system.
  • the detection device (41), the data processing device (42), and the actuating device (50) can each be designed in separate hardware units.
  • the data processing unit can, in particular, be implemented in a plant control system.
  • the disclosure includes, as an independent aspect that can be applied on its own or in combination with the aspect to which the independent claims are directed, a monitoring technique with the following features.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überwachungstechnik für Vliesfabrikationsanlagen.
  • Vliesstoffe aus verschiedenen Faserarten und Fasermischungen werden in unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt (z.B. Hygieneartikeln, Automobilverkleidungen, Verpackungen oder Baumaterialien).
  • Als Ausgangsmaterial werden bevorzugt synthetische Fasern eingesetzt. Auch recycelte Fasern, z.B. aus Kunststoff- oder Karbonwerkstoffen, werden heute zu Vliesstoffen verarbeitet.
  • Die Herstellung von Vliesstoffen, also fertigen Vliesprodukten, findet im Allgemeinen in mehreren Schritten statt. Zuerst werden Fasern in Faseraufbereitungseinrichtungen meist aus gepressten Ballen gelöst und aufbereitet. Gegebenenfalls werden verschiedene Faserarten zu einer Fasermischung vermengt. Aus den aufbereiteten Fasern wird ein noch recht loser Faserflor, ein sogenanntes Vliesvorprodukt, gebildet. Hierfür kommen Florbildungseinrichtungen, insbesondere mechanische oder aerodynamische Karden oder Krempeln, zum Einsatz. Dieses Vliesvorprodukt verfügt noch nicht über die gewünschte Struktur, insbesondere Dicke oder Festigkeit, des fertigen Vliesstoffs. Für die Herstellung des fertigen Vliesstoffs wird das Vliesvorprodukt in weiteren Schritten verarbeitet. Bei der Weiterverarbeitung z.B. in einem Vliesleger oder einer Vernadelungsmaschine wird die Struktur des zuvor gebildeten Faserflors verändert. Je nach Anwendung wird das Vliesvorprodukt in unterschiedlich vielen Verarbeitungsschritten und -verfahren zum fertigen Vliesstoff verarbeitet.
  • Aus der Praxis sind Vliesfabrikationsanlagen bekannt, bei denen Messungen am fertigen Vliesstoff am Ende der Produktionsanlage oder hinter einer Verfestigungsmaschine durchgeführt werden.
  • Als Stand der Technik sind weiterhin die Schriften WO 2011/110145 Al , WO 2017/117688 Al , EP 0 189 985 Al , DE 40 38 684 Al , EP 1 316 630 Al , EP 2 660 375 A2 , DE 199 43 079 Al , EP 0 303 345 A2 und EP 0 485 881 Al bekannt. Darin wird beispielsweise die Messung an einem Vlies hinter einer Karde oder einem Kreuzleger offenbart, um eine Gewichtsmessung an einer Bandwaage zu korrigieren. Messungen an einem Vlies werden auch zur Regelung einer Krempel eingesetzt. Aus dem Bereich der
  • Spinnereivorbereitung sind außerdem Verfahren zur Messung an einem zu Garnen weiterverarbeiteten Materials bekannt. EP 0 604 874 offenbart eine Technik zur Regelung der Microumweltbedingungen in einer Testzone oder einem Prozess zur Herstellung von Baumwollgarnen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Überwachungstechnik für
  • Vliesfabrikationsanlagen aufzuzeigen. Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der eigenständigen Ansprüche.
  • Die Offenbarung umfasst eine Überwachungstechnik, die sowohl ein Überwachungsverfahren als auch geeignete Vorrichtungen umfasst. Die Offenbarung umfasst insbesondere eine Vliesvorproduktionsanlage sowie eine Überwachungseinrichtung.
  • Die Kombinationen an bekannten Verarbeitungsschritten und -maschinen sind sehr vielfältig. Die offenbarte Überwachungstechnik ist besonders geeignet für den Einsatz in unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen. Je nach Anwendungsfall werden bestimmte Anforderungen an die Qualität des fertigen Vliesproduktes gestellt. Diese Anforderungen können die Dicke, Zusammensetzung, Struktur, Haptik, Farbe oder Belastbarkeit des Vliesproduktes betreffen.
  • Entlang des mehrstufigen Fertigungsprozesses eines Vliesproduktes besteht eine Vielzahl an Einstellmöglichkeiten und Prozessparametern, die die Qualität des Endproduktes beeinflussen. Es ist besonders vorteilhaft die Maschineneinstellungen, besonders in den frühen Fertigungsschritten, automatisiert vorzunehmen. Die Einstellungen können beim Anlauf eines Produktionsdurchlaufs (Rüstzeit) einmalig und/oder laufend während der Produktion vorgenommen werden.
  • Die Vliesvorproduktionsanlage kann Teil einer größeren Vliesfabrikationsanlage sein. Die Vliesvorproduktionsanlage verarbeitet Fasern zu einem Vliesvorprodukt. Sie stellt eine erste Prozessphase innerhalb der größeren Vliesfabrikationsanlage dar. Eine Vliesvorproduktionsanlage kann insbesondere eine oder mehrere Faseraufbereitungseinrichtungen und eine oder mehrere Florbildungseinrichtungen, z.B. eine Karde, umfassen. Die gesamte Vliesfabrikationsanlage verarbeitet Fasern bis zum fertigen Vliesstoff. Es handelt sich beim Vliesvorprodukt um ein Zwischenerzeugnis des gesamten Vliesherstellungsprozesses.
  • Die Überwachungseinrichtung kann Teil einer Vliesvorproduktionsanlage sein. In anschließenden Weiterverarbeitungsmaschinen wird das Vliesvorprodukt zu einem Vliesstoff weiterverarbeitet.
  • Ein erster wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft die Erfassung von Eigenschaften eines unverarbeiteten Vliesvorprodukts.
  • In der Vliesvorproduktionsanlage wird ein unverarbeiteter Faserflor, das Vliesvorprodukt, hergestellt. Dieser erste Prozessabschnitt wird auch Florbildung oder "web formation" genannt. Die Herstellung des Vliesvorprodukts, also des unverarbeiteten Flors, kann ebenfalls in mehreren Schritten geschehen. Das Vliesvorprodukt kann zum Beispiel in mehreren Karden hintereinander produziert werden, um eine notwendige Flordicke für die Weiterverarbeitung zu erreichen.
  • Der unverarbeitete Flor des Vliesvorprodukts weist noch wenig Zusammenhalt zwischen den Fasern auf. Das Vliesvorprodukt ist insbesondere nach der Florbildung (z.B. seit Austritt aus einer Karde) unverarbeitet. Der in der Florbildungseinrichtung gebildete Faserflor (Vliesvorprodukt) ist im Erfassungsbereich unverändert. Eine Veränderung der Struktur des Vliesvorprodukts (z.B. durch Bündeln, Verfestigen oder Legen) findet erst hinter dem Erfassungsbereich statt.
  • Das Vliesvorprodukt wird normalerweise im Anschluss an eine Vliesvorproduktionsanlage in einer Weiterverarbeitungsanlage in seiner Struktur verändert. Die Weiterverarbeitung umfasst z.B. eine Verfestigung des Flors, auch "bonding" genannt. In der Praxis sind verschiedene mechanische, thermische und chemische Verfestigungstechniken bekannt. Beispielsweise wird der Flor bei der Weiterverarbeitung kalandriert, vernadelt oder mit Wasserstrahlen verfestigt. Die Struktur des Flors wird so verändert (z.B. verfestigt), dass die gewünschten Produkteigenschaften des Vliesprodukts erreicht werden.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass bereits die Eigenschaften eines Vliesvorprodukts automatisiert erfasst werden, um den Produktionsprozess zu überwachen. Die erfassten Eigenschaften des Vliesvorprodukts können z.B. das Flächengewicht, die Feuchte, die Faserausrichtung, der Öffnungsgrad der Fasern, das Fasermischverhältnis, die Temperatur, die Dichte und/oder die elektrische oder elektrostatische Ladung des Faserflors umfassen. Es können sowohl mehrere oder nur eine bestimmte Auswahl an Eigenschaften durch Messungen erfasst werden.
  • Die Erfassung der Eigenschaften des Vliesvorprodukts hat verschiedene Vorteile. Die Eigenschaften des Vliesvorprodukts beeinflussen maßgeblich die Verarbeitung in den Weiterverarbeitungseinrichtungen der Vliesfabrikationsanlage. Zum Beispiel kann der Öffnungsgrad der Fasern im Vliesvorprodukt eine nachfolgende Verfestigung beeinflussen. Die Faserausrichtung im Vliesvorprodukt beeinflusst die mechanische Belastbarkeit des Vliesprodukts. Es ist daher vorteilhaft bereits die Eigenschaften des Vliesvorprodukts zu erfassen. Insbesondere zur Optimierung der Qualität des fertigen Vliesstoffs ist es vorteilhaft die Eigenschaften des Vliesvorprodukts zu erfassen. Die Erfassung der Eigenschaften am Vliesvorprodukt ist auch vorteilhaft, um die Weiterverarbeitungseinrichtungen der Vliesfabrikationsanlage zu optimieren.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft die Eigenschaften des Vliesvorprodukts zu erfassen, bevor es weiterverarbeitet wird. Bestimmte Eigenschaften sind nach einer Weiterverarbeitung schlechter messbar. Insbesondere können bestimmte Messverfahren, z.B. Messungen mit Infrarot-Strahlung oder radioaktiver Strahlung, am dünnen Faserflor des Vliesvorprodukts besonders gut eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Durchstrahlung an einem dünnen Faserflor besser gemessen werden als an einem weiterverarbeiteten Vlies. Besonders vorteilhaft sind Messungen mittels Infrarotstrahlung und/oder radioaktiver Strahlung am Vliesvorprodukt.
  • Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Offenbarung ist die Erfassung einer Eigenschaft des Vliesvorprodukts über dessen Breite. Das Vliesvorprodukt wird als bahnförmiger Faserflor in Produktionsrichtung gefördert. Die räumliche bzw. flächige Verteilung der Eigenschaften längs und/oder quer zur Produktionsrichtung hat besondere Bedeutung für die Qualität des Produkts. Eigenschaften wie das Flächengewicht, der Faseröffnungsgrad, oder die Faserausrichtung können lokale Unterschiede aufweisen. Lokale Fehler, Materialhäufungen, Klumpen oder ähnliche Effekte sind in der räumlichen bzw. flächigen Verteilung der Eigenschaften erfassbar.
  • Die Eigenschaften werden bevorzugt über die gesamte Breite des Vliesvorprodukts erfasst. Breite im Sinne dieser Offenbarung meint die Ausdehnung eines Faserstroms oder eines Vliesvorprodukts (d.h. einer Florbahn) quer zur Produktionsrichtung (d.h. Förderrichtung). Bevorzugt erstreckt sich der Erfassungsbereich über die gesamte Arbeitsbreite einer Florbildungseinrichtung (z.B. einer Karde).
  • Die Erfassung kann mittels eines stationären oder bewegbaren Sensors erfolgen. Die Erfassung erfolgt bevorzugt mit konstanter Genauigkeit über die gesamte Breite des Vliesvorprodukts. Vorteilhafterweise wird eine (näherungsweise) kontinuierliche Verteilung der Eigenschaften erfasst. Es kann so ein Querschnittsprofil und/oder ein Längsverlauf der Eigenschaften ermittelt werden.
  • Es können insbesondere aufeinanderfolgende Messungen an mehreren lokalen Erfassungsorten erfolgen. Die lokalen Erfassungsorte können in Längs- und/oder Querrichtung zueinander versetzt sein. Bevorzugt überlappen sich die lokalen Erfassungsorte. Ein kontinuierliches Eigenschaftsprofil kann insbesondere aus einer Kombination überlappender Erfassungsorte konstanter Messgenauigkeit erzeugt werden. Bevorzugt wird zu jeder erfassten Eigenschaft eine Ortsinformation und/oder eine Zeitinformation erfasst.
  • Bevorzugt wird die zweidimensionale Verteilung einer Eigenschaft erfasst. Bevorzugt wird das Gewicht als Flächengewichtsverteilung erfasst. Die räumliche Verteilung einer Eigenschaft bezieht sich bevorzugt auf die Fläche der Florbahn. Mit der räumlichen Verteilung ist bevorzugt die flächige Verteilung einer Eigenschaft parallel zur Florbahn gemeint. Es ist besonders Vorteilhaft für eine wirtschaftliche Messtechnik, eine dritte Dimension einer Eigenschaftsverteilung, insbesondere senkrecht zur Florbahn, nicht zu erfassen. Messungenauigkeiten in der Verteilung senkrecht zur Fläche der Florbahn können zu starken Verzerrungen oder Rauschen im Erfassungsergebnis führen.
  • Für die Herstellung eines hochwertigen Vliesstoffes sind bereits die Eigenschaften des Vliesvorprodukts von Bedeutung. Weichen die Eigenschaften des gebildeten Faserflors von den gewünschten Eigenschaften ab, kann dies zu Produktionsproblemen bei der Weiterverarbeitung des Vliesvorprodukts oder zu Qualitätseinbußen im Endprodukt führen. Beispielsweise kann die Feuchtigkeit im Vliesvorprodukt Auswirkungen auf die weitere Verarbeitung in bestimmten Maschinen haben. Es ist daher vorteilhaft die Eigenschaften des Faserflors vor einer ersten Weiterverarbeitung, insbesondere wenn dabei die Florstruktur verändert wird, zu erfassen. Strukturveränderungen finden insbesondere beim Verfestigen eines Flors statt.
  • Durch automatisierte Stelleingriffe zur Regelung oder Steuerung von Eigenschaften des Vliesvorprodukts können höhere Qualitätsanforderungen eingehalten werden.
  • In der Praxis werden die Eigenschaften des Vliesproduktes, wenn überhaupt, nur am Ende des Produktionsprozesses überprüft. Einstellungen zur Optimierung der Qualität des Vliesproduktes werden in der Regel manuell durch den Betreiber der Maschinen vorgenommen und hängen stark von der Erfahrung und Qualifikation des einzelnen Menschen ab. Einstellungen werden zudem oft nur zum Anlauf eines Produktionslaufes vorgenommen. Durch die automatisierte Überwachung kann die Qualität des Produkts unabhängig vom Bedienpersonal sichergestellt werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfassung von Eigenschaften des Vliesvorprodukts besteht in der Verwendung der Erfassungsergebnisse für eine automatisierte Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage. Die erfassten Eigenschaften können für eine einmalige Einstellung während einer Umrüstung oder eines Produktionsanlaufs verwendet werden. Außerdem können die Eigenschaften anhand der Erfassungsergebnisse während des Produktionsbetriebs durch Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage geregelt werden. Besonders vorteilhaft ist die Regelung einer Faseraufbereitungseinrichtung und/oder einer Florbildungseinrichtung anhand der erfassten Eigenschaften des Vliesvorprodukts. Eine Erfassung der Eigenschaften nahe am Austritt des Vliesvorprodukts aus einer Florbildungseinrichtung ist hierfür besonders vorteilhaft.
  • Je früher im Produktionsprozess die Eigenschaften des Vliesvorprodukts erfasst werden, desto kürzere Totzeiten können bei der Regelung oder Steuerung der Maschinen erreicht werden. Kurze Totzeiten erhöhen die Regelgüte. Durch eine frühe Erkennung von Eigenschaftsabweichungen kann der Ausschuss reduziert werden. Durch eine Erfassung der Eigenschaften des unverarbeiteten Vliesvorprodukts können insbesondere engere Qualitätstoleranzen für das fertige Vliesprodukt erreicht werden.
  • Für die Erfassung der Eigenschaften des Vliesvorprodukts kann eine berührungslose Messtechnik, z.B. Infrarot-, Röntgen- oder radioaktive Strahlung sowie optische Messverfahren, verwendet werden. Ein oder mehrere Sensoren bzw. Strahlungsquellen können über und/oder unter dem Faserflor angeordnet sein. Die Sensoren können stationär oder bewegbar angeordnet sein. Auch eine Kombination stationärer und bewegbarer Sensoren ist möglich. Insbesondere können Sensoren über die Breite des Vliesvorprodukts quer zur Produktionsrichtung bewegt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, um eine räumliche oder flächige Verteilung der Eigenschaften zu erfassen.
  • Es kann auch ein Sensorbalken eingesetzt werden, der sich über die Breite des Vliesvorprodukts erstreckt.
  • Die Messungen finden in einem Erfassungsbereich statt, dessen Anordnung innerhalb der Produktionsanlage besonders vorteilhaft ist. Messungen können lokal und/oder global am Vliesvorprodukt durchgeführt werden. Insbesondere können Sensoren, z.B. zur Erfassung der Feuchte, lokale Messungen durchführen. Außerdem können Sensoren Messungen über eine bestimmte Fläche des Vliesvorprodukts ausführen.
  • Der Erfassungsbereich für die Erfassung der Eigenschaften des Vliesvorprodukts liegt bevorzugt direkt am oder nahe am Austritt des Vliesvorprodukts aus der Florbildungseinrichtung. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da die Erfassung der Eigenschaften mit einem möglichst kurzen Zeitversatz zum Florbildungsprozess erfolgt. Besonders für die Regelung eines Faseraufbereitungs- oder Florbildungsprozesses auf Basis der erfassten Eigenschaften können durch die nahe Anordnung des Erfassungsbereichs an der Florbildungseinrichtung kürzere Totzeiten erreicht werden. Durch kürzere Florlaufzeiten zwischen Florbildungsprozess und Messung der Eigenschaften kann im Falle einer Regelung die Regelgüte verbessert werden. Auch der Materialausschuss kann reduziert werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft die Eigenschaften des Faserflors zu messen, bevor er in einem folgenden Prozessschritt verarbeitet und dabei die Struktur des Flors verändert wird. Eine Anordnung des Erfassungsbereichs in Produktionsrichtung vor einer Weiterverarbeitungseinrichtung, bevorzugt vor einem ersten Vliesleger oder einer ersten Verfestigungseinrichtung, ist besonders vorteilhaft. Bestimmte Eigenschaften des Vliesvorprodukts, wie zum Beispiel die Faserausrichtung oder der Öffnungsgrad der Fasern, können im unverarbeiteten Faserflor besser erfasst werden. Auch können die zu erfassenden Eigenschaften des Vliesvorprodukts während der Weiterverarbeitung verändert werden. Eine Zuordnung von Eigenschaftsabweichungen auf mögliche Ursachen im Faseraufbereitungs- oder Florbildungsprozess wird durch diese vorteilhafte Anordnung des Erfassungsbereichs erleichtert.
  • Das Überwachungsverfahren dient der Überwachung des Produktionsprozesses und der Produktqualität. Je nach Verwendung können hohe Qualitätsanforderungen an den Vliesstoff gestellt werden. Im Rahmen der Qualitätssicherung haben Hersteller von Vliesstoffen ein Interesse den Produktionsprozess zu überwachen. Es ist insbesondere vorteilhaft die erfassten Eigenschaften des Vliesvorprodukts zu speichern bzw. zu dokumentieren. Ursachen für Qualitätsabweichungen im Vliesstoff können somit besser ermittelt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des Überwachungsverfahrens für die automatisierte Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage.
  • Die Überwachungseinrichtung kann Teil einer Vliesvorproduktionsanlage sein, die besonders ausgebildet ist, um das Überwachungsverfahren durchzuführen. Besonders vorteilhaft ist die Implementierung der Überwachungseinrichtung in einer Produktionsanlage mit einer zentralen Anlagensteuerung. Die Überwachungseinrichtung kann für die Einstellung und/oder Regelung der Vliesvorproduktionsanlage speziell ausgebildete Stelleinrichtungen aufweisen. Diese Stelleinrichtungen können über Aktoren verfügen, mit denen sich physikalische Einstellungen an einer Faseraufbereitungseinrichtung oder eine Florbildungseinrichtung umsetzen lassen.
  • Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Offenbarung ist die Überwachung der Feuchte und/oder elektrostatischen Ladung der Fasern bzw. des Vliesvorprodukts. Dieser Aspekt der Offenbarung hat eigene erfinderische Bedeutung.
  • Durch die offenbarte Überwachungstechnik wirken sich ändernde Umgebungsbedingungen oder schwankende Fasereigenschaften nicht negativ auf die Produktqualität aus. Qualitätsabweichungen können verhindert oder abgemildert werden. Durch die Überwachungstechnik lässt sich Ausschuss reduzieren.
  • Durch Reibung können sich Materialen oder Bauteile elektrostatisch aufladen. Im Bereich der Vliesindustrie kann Faserflug oder Anhaften von Fasern an Bauteilen aufgrund elektrostatischer Felder unerwünscht sein.
  • Elektrisch geladene Fasern können leicht an Maschinenbauteilen, z.B. Förderbändern, anhaften und den Produktionsprozess stören. Besonders bei elektrisch nicht oder nur schwach leitenden Materialien (z.B. Kunststoffen) kann es zu elektrostatischer Aufladung des Fasermaterials kommen.
  • Durch die Überwachung der elektrischen Ladung können elektrische Durchschläge mit Funkenbildung verhindert werden.
  • Die Entstehung von elektrostatischen Feldern hängt eng mit der Feuchtigkeit des Fasermaterials und der Umgebungsluft zusammen. Oberhalb einer bestimmten Feuchtigkeit können elektrische Ladungen des Fasermaterials reduziert oder sogar verhindert werden. Sowohl die Feuchtigkeit der Fasern selbst als auch der Umgebungsluft spielen eine Rolle für die Qualität des Herstellungsprozesses.
  • Neben elektrostatischen Effekten kann sich Feuchtigkeit wiederum negativ auf Maschinenbauteile ausüben. Beispielsweise kommt es bei zu hoher Feuchtigkeit zu Korrosion an Maschinenbauteilen. Eine zu hohe Faserfeuchtigkeit kann zu unerwünschten Eigenschaften im Vliesvorprodukt oder fertigen Vliesprodukt führen (z.B. Klumpenbildung). Eine zu niedrige Feuchtigkeit kann elektrostatische Felder begünstigen.
  • Es ist daher für die Qualität des Produkts und die Haltbarkeit der Anlage vorteilhaft, die Feuchtigkeit und/oder die elektrische Ladung der Fasern und/oder des Vliesvorprodukts zu überwachen. Vorteilhafterweise wird die Feuchtigkeit in einem optimalen Bereich gehalten. Bevorzugt wird die relative Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur berücksichtigt.
  • Die klimatischen Umgebungsbedingungen einer Anlage können sich je nach Einsatzort und Jahreszeit erheblich unterscheiden. Saisonale, klimatische und wetterbedingte Unterschiede der Umgebungsbedingungen am Produktionsstandort können durch die Überwachungstechnik abgemildert werden. Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur können unabhängig von den äußeren Umgebungsbedingungen geregelt werden. Unerwünschter Faserflug oder Anhaften von Fasern kann weltweit verhindert werden.
  • Besonders bei Fasermischungen aus unterschiedlichen Faserarten und -quellen können die Eigenschaften mehrerer Faserströme getrennt überwacht werden. Als Ausgangsmaterial werden Fasern häufig als gepresste Ballen angeliefert. Je nach Lager- und Transportbedingungen können die in die Anlage eingeführten Fasern unterschiedliche Eigenschaften (z.B. Feuchte) aufweisen. Eine automatisierte Überwachung der Eigenschaften der Fasern oder des Vliesvorprodukts kann äußere Einflussfaktoren ausgleichen.
  • Die Feuchtigkeit und/oder die elektrische Ladung der Fasern oder eines Vliesvorprodukts werden mit einer Erfassungseinrichtung erfasst. Die Erfassungseinrichtung kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Bevorzugt werden Infrarot-Sensoren eingesetzt. Die Erfassungseinrichtung ist so in der Vliesfabrikationsanlage angeordnet, dass die Eigenschaften in einem geeigneten Erfassungsbereich erfasst werden.
  • Zur automatisierten Überwachung werden die Erfassungsergebnisse in einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung verarbeitet. Die Erfassungsergebnisse stellen eine wichtige Datenquelle dar. Im Sinne einer digitalisierten Produktion (Industrie 4.0) können die Erfassungsergebnisse zu unterschiedlichen Zwecken analysiert werden. Beispielsweise können die Daten zur Regelung oder Steuerung der Anlage herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich können die Erfassungsergebnisse zur Prozessdokumentation und Qualitätssicherung verwendet werden. Die Daten können in Echtzeit verarbeitet und/oder dauerhaft gespeichert werden.
  • Auf Basis der erfassten Feuchte oder elektrischen Ladung können geeignete Stelleingriffe an der Anlage automatisiert vorgenommen werden. Es wird eine Stellanweisung für eine Stelleinrichtung der Anlage, einer Maschine oder einer Komponente erzeugt. Die Stellanweisung ist ein elektronisches Signal. Die Stellanweisung kann insbesondere über ein Bus-System zwischen Datenverarbeitungseinheiten (z.B. der Erfassungseinrichtung und einer Anlagensteuerung) ausgetauscht werden.
  • Vorteilhafterweise können die Umgebungsbedingungen in einem bestimmten Klimatisierungsbereich der Vliesfabrikationsanlage mit einer Klimaanlage eingestellt werden. Die Klimaanlage ist bevorzugt dazu ausgebildet die Umgebungsluft zu erwärmen oder zu kühlen. Außerdem kann die Luft befeuchtet und/oder getrocknet werden. Vorteilhafterweise kann Feuchtigkeit direkt auf das Fasermaterial (z.B. durch Sprühen, Aufstreichen oder Benetzen) aufgetragen werden. Alternativ oder zusätzlich kann Feuchtigkeit indirekt über die Umgebungsluft erhöht oder entzogen werden. Vorteilhafterweise kann die Klimaanlage Fasern oder Luft trocknen.
  • Die Kombination aus direkter Befeuchtung und indirekter Klimatisierung ist besonders vorteilhaft. Durch eine Befeuchtungseinrichtung kann beispielsweise eine Flüssigkeit auf Fasern aufgesprüht werden. Die Fasern können durch Erhöhung der Feuchtigkeit ihre elektrostatische Ladung abbauen. Zusätzlich kann die Feuchtigkeit in einem (z.B. korrosionsanfälligen) Klimatisierungsbereich durch eine trockene Umgebungsluft auf einem optimalen Maß gehalten werden. Besonders in einem Prozessabschnitt, in dem unerwünschter Faserflug auftreten kann, kann eine gezielte Befeuchtung der Fasern vorteilhaft sein.
  • Der klimatisierte Bereich der Vliesfabrikationsanlage ist vorteilhafterweise lokal beschränkt. Ein separierter Klimatisierungsbereich erhöht die Energieeffizienz der Anlage, insbesondere im Vergleich mit einer Klimatisierung einer ganzen Halle.
  • Die Stellanweisung umfasst bevorzugt einen Stellwert für eine Flüssigkeitsmenge, eine Temperaturvorgabe oder eine Feuchtigkeitsvorgabe. Alternativ oder zusätzlich können Stellanweisungen Stellwerte für mechanische Stelleinrichtungen (z.B. Drehzahl für einen Antrieb, Winkel für ein Leitmittel, Position eines Stellbereichs, Bewegungsvorgaben) umfassen.
  • Die Komponenten der Anlage verfügen über geeignete Schnittstellen zum Empfang und/oder der Übertragung von Stellanweisungen.
  • Vorteilhafterweise können mehrere Erfassungseinrichtungen oder Stelleinrichtungen für getrennte Faserströme (Faserquellen) eingesetzt werden. Unterschiede zwischen den Eigenschaften verschiedener Faserströme können erkannt und ausgeglichen werden.
  • Der Erfassungsbereich kann an unterschiedlichen Stellen in der Vliesfabrikationsanlage angeordnet sein. Vorteilhaft ist eine Anordnung eines Erfassungsbereichs am Ausgang einer Florbildungseinrichtung (z.B. Karde, Airlay, Spinnvlieseinrichtung) oder einer Faseraufbereitungseinrichtung (z.B. Ballenbrecher, Faseröffner, Dosiereinrichtung, Fasermischeinrichtung). Es können mehrere Erfassungsbereiche, insbesondere mit mehreren Erfassungseinrichtungen, entlang des Produktionsprozesses angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Erfassungsbereich in einem Ballenbrecher, hinter einer Fasermischeinrichtung und/oder am Ausgang eines Flockenspeisers angeordnet sein.
  • In einer ersten Ausführungsform kann die Überwachungstechnik für Qualitätssicherungszwecke eingesetzt werden. Die erfassten Eigenschaften des Vliesvorprodukts werden in einer Datenverarbeitungseinrichtung verarbeitet. Die Erfassungsergebnisse können rohe Messdaten oder bereits vorverarbeitete Eigenschaftsdaten umfassen. Bei der Verarbeitung der Erfassungsergebnisse können Datenaufbereitungsalgorithmen eingesetzt werden, mit denen die Messdaten mit Zeit- und Rauminformationen angereichert werden. Weiterhin können Muster im zeit- oder raumbezogenen Verlauf der Erfassungsergebnisse ermittelt werden. Die Erfassungsergebnisse können sowohl in einem Speicher, insbesondere einer geeigneten Datenbank für Qualitätssicherungszwecke, abgespeichert werden als auch auf einem geeigneten Anzeigemittel, z.B. einem zentralen Anlagenterminal, angezeigt werden. Diese Verarbeitung ist vorteilhaft, da unerwünschte Eigenschaften in einer frühen Phase des Produktionsprozesses bereits im Vliesvorprodukt erkannt werden können.
  • Bevorzugt wird aus den Erfassungsergebnissen ein Quer- und/oder Längsprofil der Eigenschaften erzeugt. Das Längsprofil kann insbesondere einen zeitlichen und/oder örtlichen Verlauf der Eigenschaften entlang der Produktionsrichtung enthalten. Das Querprofil umfasst einen Verlauf der Eigenschaften über die Breite des Vliesvorprodukts und/oder eines Faserstroms. Bevorzugt wird zu einer erfassten Eigenschaft eine Orts- und/oder Zeitinformation gespeichert. Es kann beispielsweise der Ort einer Messung in laufenden Metern in Bezug zu einem Referenzort (z.B. laufende Meter seit Produktionsstart) gespeichert werden. Auch eine Produktionszeit (z.B. Datum und Uhrzeit) kann mit den erfassten Eigenschaften verknüpft sein. Die Verknüpfung der erfassten Eigenschaften mit dem Erfassungsort ist besonders vorteilhaft für eine präzise Steuerung oder Regelung der Eigenschaften.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die Überwachungstechnik für die Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage, insbesondere zu Regelungszwecken, eingesetzt werden. Die erfassten Eigenschaften können mit Soll-Eigenschaften vergleichen werden, um Eigenschaftsabweichungen festzustellen.
  • Mittels geeigneter Entscheidungsregeln werden Stellanweisungen für die Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage erzeugt. Bei der Erzeugung von Stellanweisungen können sowohl die erfassten Eigenschaften als auch Soll-Eigenschaften sowie ermittelte Eigenschaftsabweichungen und/oder sonstige Prozessparameter berücksichtigt werden.
  • Die Stellanweisungen werden für die Einstellung von Faseraufbereitungseinrichtungen und insbesondere Florbildungseinrichtungen erzeugt. Insbesondere können die Eigenschaften des Vliesvorprodukts durch Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage geregelt werden. Bei der Regelung können auch weitere Informationen z.B. von anderen Sensoren der Anlage berücksichtigt werden. Beispielsweise kann der Faseröffnungsgrad gemessen und durch Einstellung eines oder mehrerer Faseröffnungseinrichtungen geregelt werden. Geeignete Stellanweisungen werden erzeugt und entweder an eine Anlagensteuerung, direkt an eine Faseraufbereitungs- oder Florbildungseinrichtung oder an eine geeignete Stelleinrichtung übertragen.
  • Anhand der Stellanweisungen können Aktoren der Vliesvorproduktionsanlage den Faseraufbereitungs- oder Florbildungsprozess derart verändern, dass die erfassten Eigenschaften sich in die gewünschte Richtung verändern. Zum Beispiel kann eine Stellanweisung für eine Stelleinrichtung am Speiseschacht eines Flockenspeisers übertragen werden. Mittels eines Aktors, z.B. eines Elektromotors, wird die Breite des Speiseschachts entsprechend der Stellanweisung angepasst.
  • Für die Regelung der Eigenschaften des Vliesvorprodukts durch Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage werden geeignete Regelungsalgorithmen eingesetzt werden. Sowohl einfach lineare als auch komplexe nichtlineare Regler können für die Erzeugung der Stellanweisungen zum Einsatz kommen. Insbesondere können trainierte künstliche neuronale Netze oder Fuzzy-Regler für die Verarbeitung der Erfassungsergebnisse und die Erzeugung geeigneter Stellanweisungen verwendet werden.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine schematische Darstellung einer Vliesvorproduktionsanlage (10) mit Überwachungseinrichtung (40), einer zentralen Anlagensteuerung (11) und einer Klimaanlage (12);
    Figur 2:
    eine schematische Darstellung einer Vliesvorproduktionsanlage (10) mit einem Speiser (31), einer Karde (32) und einer Stelleinrichtung (50);
    Figur 3:
    eine schematische Darstellung einer Vliesfabrikationsanlage (15) mit einer Vliesvorproduktionsanlage (10) sowie einem Vliesleger (91) und einer Vliesverfestigungseinrichtung (92);
    Figur 4:
    eine schematische Draufsicht auf ein Vliesvorprodukt (3) zwischen einer Florbildungseinrichtung (30) und einer Weiterverarbeitungseinrichtung (90);
    Figur 5:
    eine schematische Darstellung einer Vliesvorproduktionsanlage (10) mit einer klimatisierten Karde (30) und mehreren Befeuchtungseinrichtungen (24).
  • Eine Vliesfabrikationsanlage (15) kann je nach herzustellendem Vliesstoff mit unterschiedlich vielen Maschinen konfiguriert sein. Die Vliesfabrikationsanlage (15) umfasst eine Vliesvorproduktionsanlage (10) für die Herstellung eines Vliesvorprodukts (3) sowie eine oder mehrere Weiterverarbeitungseinrichtungen (90) für die Verarbeitung des Vliesvorprodukts (3) zum fertigen Vliesstoff (7). Für den Transport der Fasern bzw. des Faserflors zwischen den einzelnen Maschinen können verschiedene Fördermittel eingesetzt werden.
  • Figur 1 zeigt eine Vliesfabrikationsanlage (15) mit einer Vliesvorproduktionsanlage (10) und einer Weiterverarbeitungseinrichtung (90). Die Vliesvorproduktionsanlage (10) umfasst eine Faseraufbereitungseinrichtung (20), eine Florbildungseinrichtung (30) sowie eine Überwachungseinrichtung (40). Bevorzugt verfügt die Vliesfabrikationsanlage (15) außerdem über eine Anlagensteuerung (11).
  • In der Vliesvorproduktionsanlage (10) werden Fasern (1) in einer oder mehreren Faseraufbereitungseinrichtungen (20) aufbereitet. Aus den aufbereiteten Fasern (2) wird anschließend in einer oder mehreren Florbildungseinrichtungen (30) ein Vliesvorprodukt (3) gebildet. Das Vliesvorprodukt (3) besteht aus einem noch unverarbeiteten Faserflor.
  • Die Überwachungseinrichtung (40) verfügt über eine Erfassungseinrichtung (41) mit einem oder mehreren Sensoren (410) zur Erfassung der Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3). Die Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3), insbesondere dessen Feuchte, elektrische Ladung, Gewichtsverteilung, Faserausrichtung, Fasermischverhältnis und/oder Faseröffnungsgrad, werden in einem Erfassungsbereich (5) erfasst.
  • Die Anordnung des Erfassungsbereichs (5) nahe am Austritt des Vliesvorprodukts (3) aus der Florbildungseinrichtung (30) ist besonders vorteilhaft. Die Erfassungseinrichtung (41) und/oder der Erfassungsbereich (5) können sowohl innerhalb als auch außerhalb der Florbildungseinrichtung (30) liegen.
  • In Produktionsrichtung (4) hinter dem Erfassungsbereich (5) schließt sich eine oder mehrere Weiterverarbeitungen (90) an. Mit den Weiterverarbeitungseinrichtungen (90) wird das Vliesvorprodukt (3) in einem oder mehreren Verarbeitungsschritten zum fertigen Vliesstoff (7) weiterverarbeitet. Bei der Weiterverarbeitung wird die Struktur des Faserflors verändert. Insbesondere kann der Flor in mehreren Lagen in einem Vliesleger (91) übereinandergelegt werden, um die Dicke des Flors zu erhöhen. Bei der Weiterverarbeitung kann sich insbesondere die Faserausrichtung verändern. Auch andere Eigenschaften können durch die Weiterverarbeitung hinter dem Erfassungsbereich (5) verändert werden.
  • Teile der Vliesvorproduktionsanlage (10) sind bevorzugt klimatisiert. Insbesondere in Regionen mit feuchtem Klima ist die Ausführungsform vorteilhaft, um die Feuchte und/oder Temperatur der Fasern bzw. des Vliesvorprodukts (3) zu beeinflussen. Die Vliesfabrikationsanlage (15) kann über eine oder mehrere Klimaanlagen (12) verfügen. Bevorzugt wird die Prozesszone innerhalb der Faseraufbereitungseinrichtung (20) und/oder der Vliesbildungseinrichtung (30) klimatisiert. Alternativ kann die ganze Produktionshalle von einer Klimaanlage (12) klimatisiert werden. Die Klimaanlage (12) ist in dieser bevorzugten Ausführungsform mit der Anlagensteuerung (11) einstellbar. Die Klimaanlage (12) kann alternativ auch direkt Stellanweisungen (45) von der Überwachungseinrichtung (40) empfangen.
  • Die Erfassungseinrichtung (41) führt Messungen am Vliesvorprodukt im Erfassungsbereich (5) durch. Ein oder mehrere Sensoren (410) können über das Vliesvorprodukt (3) hinwegbewegt werden. Die Bewegung eines Sensors (410) kann entlang oder quer zur Förderrichtung des Vliesvorprodukts (3) erfolgen. Die Bewegung eines Sensors (410) kann in Abhängigkeit der Fördergeschwindigkeit des Vliesvorprodukts (3) im Erfassungsbereich (5) gesteuert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, um eine Zuordnung der Erfassungsergebnisse zum zugehörigen Abschnitt des laufenden Vliesvorprodukts (3) zu erleichtern. Einzelne oder alle Sensoren (410) können auch stationär angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist die stationäre Anordnung für lokale Messungen z.B. der Feuchte des Vliesvorprodukts (3). Die Sensoren (410) können sowohl über als auch unter dem Vliesvorprodukt angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der Erfassungsbereich (5) auch innerhalb der Florbildungseinrichtung (30), insbesondere einer Karde, liegen.
  • Die Messungen mittels eines Sensors (410) finden berührungslos statt. Bevorzugt werden Infrarotsensoren eingesetzt. Auch andere berührungslose Messverfahren mit Kameras oder anderen aktiven Strahlungsquellen z.B. für Röntgenstrahlung sind möglich. Die Erfassungseinrichtung (40) ist dazu ausgebildet, geeignete Sensoren (410) derart am Vliesvorprodukt (3) anzuordnen, dass dessen Eigenschaften zuverlässig erfasst werden können.
  • Eine Überwachungseinrichtung (40) verfügt außerdem über eine Datenverarbeitungseinheit (42). Die Datenverarbeitungseinheit (42) kann einen digitalen Speicher mit einem Datenverarbeitungsprogramm und einen Prozessor umfassen. Das Datenverarbeitungseinheit (42) ist dazu ausgebildet, Erfassungsergebnisse der Erfassungseinheit (41) zu verarbeiten, insbesondere um Verarbeitungsschritte des beanspruchten Überwachungsverfahrens auszuführen. Die Datenverarbeitungseinheit (42) kann auch als eingebettetes System der Erfassungseinrichtung (410) oder als Teil der Anlagensteuerung (11) ausgebildet sein. Die Überwachungseinrichtung (40) mit der Datenverarbeitungseinheit (42) ist dazu ausgebildet das beanspruche Überwachungsverfahren durchzuführen.
  • Die Überwachungseinrichtung (40) ist insbesondere dazu ausgebildet, Stellanweisungen (45) für die Einstellung der Vliesvorproduktionsanlage (10) zu erzeugen. Bevorzugt regelt die Überwachungseinrichtung (40) die Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3). Die Stellanweisungen (45) können nach einem Regelungsalgorithmus erzeugt werden. Die Stellanweisungen (45) enthalten bevorzugt die Stellgrößen für einen geschlossenen Regelkreis. Der Regler ist bevorzugt in der Überwachungseinheit (40), insbesondere in der Datenverarbeitungseinheit (42), implementiert. Anhand der geeigneten Stellanweisungen (45) wird der Herstellungsprozess innerhalb der Vliesvorproduktionsanlage (10) derart angepasst, dass sich die Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) in gewünschter Art und Weise verändern. Die Stellanweisungen (45) können in einer anderen Ausführungsform auch für eine Steuerung in einem offenen Regelkreis oder für eine Vorsteuerung eingesetzt werden.
  • Die Stellanweisungen (45) werden in dieser bevorzugten Ausführungsform an die Anlagensteuerung (11) übertragen. Die Anlagensteuerung (11) kann zur allgemeinen Steuerung und Überwachung der gesamten Vliesfabrikationsanlage (15) dienen. Sie ist im Besonderen dazu ausgebildet, Stellanweisungen (45) für die Überwachung, insbesondere die Regelung, der Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) zu verarbeiten. Die Anlagensteuerung (11) kann insbesondere Treiberstufen umfassen, um Signalströme der Stellanweisungen (45) in Leistungsströme umzusetzen. Alternativ können die Treiberstufen auch an einem anderen Teil der Vliesvorproduktionsanlage (10), insbesondere an einer Faseraufbereitungseinrichtung (20) oder einer Florbildungseinrichtung (30), angeordnet sein. Die zentrale Anlagensteuerung (11) kann insbesondere über ein Busnetzwerk mit verschiedenen Teilen der Vliesvorproduktionsanlage (10), insbesondere mit der Überwachungseinrichtung (40), kommunizieren.
  • Für die Erzeugung geeigneter Stellanweisungen (45) kann die Überwachungseinrichtung (40) neben den Erfassungsergebnissen der Erfassungseinrichtung (41) zusätzliche Informationen der Vliesfabrikationsanlage (10) verarbeiten. Insbesondere können Soll-Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) bezogen oder durch einen Benutzer eingegeben werden. Die Überwachungseinrichtung (40) ist dazu ausgebildet, Abweichungen zwischen den erfassten Eigenschaften und Soll-Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) zu ermitteln. Soll-Eigenschaften können in festen oder variablen Werten oder Wertebereichen vorliegen. Zum Beispiel kann die Soll-Feuchte des Vliesvorprodukts mit einem Wertebereich zwischen einer Mindest- und einer Maximalfeuchte vorgegeben sein. Sowohl die erfassten als auch die Soll-Eigenschaften können als determinierte Werte und/oder als statistische Werte vorliegen. Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) können auch als räumliche und/oder zeitliche Verteilungen vorliegen.
  • Eine Regelung der Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) auf vorgegebene Soll-Eigenschaften ist besonders vorteilhaft, um eine hohe Qualität des fertigen Vliesstoffs (7) zu erzielen. Ein hochwertiges Vliesvorprodukt (3) ist vorteilhaft für die Weiterverarbeitung. Bestimmte Eigenschaften des Flors, insbesondere der Faseröffnungsgrad oder die Faserausrichtung, werden in einer frühen Phase des Produktionsprozesses, insbesondere von Faseraufbereitungseinrichtungen (20) und Florbildungseinrichtungen (30) bestimmt. Eine frühe Erfassung dieser Eigenschaften entlang der Produktionsrichtung (4) verbessert die Regelungsmöglichkeiten. Weiterhin lassen sich bestimmte Eigenschaften vor einer ersten florstrukturverändernden Weiterverarbeitung besser erfassen. Insbesondere Messverfahren, bei denen Strahlung gemessen wird, die durch den Flor dringt, können an einem dünnen und nicht verfestigten Flor bessere Informationen über Eigenschaften des Flors liefern. Eine Anordnung des Erfassungsbereichs (5) entlang der Produktionsrichtung (4) vor einem ersten Vliesleger (91) und/oder einer Vernadelungsmaschine ist daher vorteilhaft. Kurze Florlaufzeiten zwischen Florbildung und Erfassungsbereich (5) führen außerdem zu einer besseren Regelungsdynamik.
  • Durch eine automatisierte Einstellung einer Vliesvorproduktionsanlage (10) anhand der Erfassungsergebnisse der Überwachungseinrichtung (40) kann auch die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessert werden. Rüstzeiten können verkürzt und die Menge an Ausschussware reduziert werden.
  • Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vliesvorproduktionsanlage (10). Die Überwachungseinrichtung (40) erzeugt Stellanweisungen (45) und überträgt diese direkt an eine Faseraufbereitungseinrichtung (20) und/oder an eine Florbildungseinrichtung (30). Die Florbildungseinrichtung (30) umfasst bevorzugt eine Karde (32) und einen Speiser (31). Der Speiser (31) führt der Karde (32) aufbereitete Fasern (2) zu. Im Speiser (31) wird insbesondere aus den aufbereiteten Fasern (2) ein kontinuierlicher Faserstrom gebildet der sich in einer Karde zu einem Flor verarbeiten lässt. Der Speiser (31) verfügt über Leit- und Fördermittel für die Fasern, mit denen sich der Faserstrom beeinflussen lässt. Zum Beispiel kann der Querschnitt des Speiseschachts im Speiser (31) verändert werden. Eine Stelleinrichtung (50) verstellt die Faserleitmittel entsprechend einer Stellanweisungen (45).
  • Die Stelleinrichtung (50) kann eine Treiberstufe und Aktoren, insbesondere einen Elektromotor, umfassen. Stelleinrichtungen (50) sind bevorzugt an einer Faseraufbereitungseinrichtung (20) oder an einer Florbildungseinrichtung (30) angeordnet. Die Stelleinrichtungen (50) können über eine einheitliche Schnittstelle für den Empfang von Stellanweisungen (45) verfügen. Die Schnittstelle kann kompatibel zu einem Bussystem der Florbildungsanlage (10) sein und über dieses kommunizieren. Die Stelleinrichtung (50) kann statt eines eigenen Aktors auch über eine spezielle Maschinenschnittstelle verfügen, über die die Aktorik der Vliesvorproduktionsanlage angesteuert wird. Die Stelleinrichtung (50) kann als vereinheitlichte Schnittstelle für Stellanweisungen (45) an verschiedene Aktoren dienen. Dies ist vor allem vorteilhaft, wenn die Vliesvorproduktionsanlage aus Maschinen verschiedener Hersteller besteht.
  • Die Überwachungstechnik kann als Nachrüstkomponente für bestehende Vliesfabrikationsanlagen geliefert werden. Der Einsatz einheitlicher Schnittstellen an den Stelleinrichtungen (50) für die Übertragung von Stellanweisungen (45) ist in diesem Fall besonders vorteilhaft, da nur die Stelleinrichtungen an bestehende Maschinen angepasst werden müssen.
  • Figur 3 zeigt eine Vliesvorproduktionsanlage (10) mit einer besonderen Faseraufbereitungseinrichtung (20). Verschiedene Fasertypen (1) werden in dieser Anlage zu einem Flor verarbeitet. Die Faseraufbereitungseinrichtung (20) umfasst eine Fasermischeinrichtung (22), in der die verschiedenen Fasertypen (1) vermengt werden.
  • Die Fasermischeinrichtung (22) ist bevorzugt dazu ausgebildet mit Stellanweisungen (45) einstellbar zu sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft und das erfasste Fasermischverhältnis des Vliesvorprodukts (3) zu ändern bzw. zu regeln.
  • Üblicherweise werden die Fasern (1) in Form von gepressten Ballen der Anlage zugeführt. Die gezeigte Ausführungsform verfügt über Ballenbrecher (21), in denen die Faser aus den Ballen herausgelöst werden. Faserklumpen werden in einem oder mehreren Schritten geöffnet. Die Faseraufbereitungseinrichtung (20) kann über einen oder mehrere Ballenbrecher (21) und/oder Faseröffnungseinrichtungen (23) verfügen. Mit dieser Faseraufbereitungseinrichtung (20) lassen sich die Fasern (1) derart aufbereiten, dass sich aus ihnen in einer Florbildungseinrichtung (30), insbesondere einer mechanischen oder aerodynamischen Karde (32), ein Flor bilden lässt. Auch die Florbildungseinrichtung (30) kann (zusätzliche) Faseröffnungseinrichtungen umfassen, insbesondere Feinöffner für mehrstufige Faseröffnungsprozesse.
  • Sowohl die Ballenbrecher (21) als auch die Faseröffnungseinrichtungen (23) sind einstellbar. Anhand der Stellanweisungen (45) lässt sich der Faseraufbereitungsprozess einstellen. Dies ist besonders vorteilhaft im Falle einer Regelung des erfassten Faseröffnungsgrades des Vliesvorprodukts (3).
  • Die Faseraufbereitungseinrichtung (20) kann außerdem eine Befeuchtungseinrichtung (24) (auch Schmälzstation genannt) umfassen. In einer Schmälzstation können Fasern mit verschiedenen chemischen Mitteln behandelt werden, insbesondere mit Flüssigkeiten benetzt oder besprüht werden. Beispielsweise kann dort ein Antistatikum auf die Fasern gesprüht werden, um deren statische Aufladung zu verhindern oder zu reduzieren. Auch andere chemische Behandlungen sind möglich. Die Befeuchtungseinrichtung ist ebenfalls einstellbar. Insbesondere kann die Feuchte der Fasern durch Einstellung einer Befeuchtungseinrichtung beeinflusst werden.
  • Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Vliesvorprodukt (3) zwischen einer Florbildungseinrichtung (30) und einer Weiterverarbeitungseinrichtung (90). Mittels einer Überwachungseinrichtung (40) werden Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) in einem Erfassungsbereich (5) erfasst. Die Abbildung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Erfassungseinrichtung (41) mit einem bewegbaren Sensor (410). Ebenfalls angedeutet ist eine Ausführungsform mit einem Sensorbalken (411), der sich über die Breite des Vliesvorprodukts erstreckt.
  • Das Vliesvorprodukt (3) wird laufend in Produktionsrichtung (4) gefördert. Durch die Förderbewegung der Florbahn (3) und die Bewegung des Sensors (410) wird der Erfassungsbereich (5) auf der Florbahn (3) verschoben. Es ergibt sich eine Trajektorie (5) von Orten, an denen die Eigenschaften des Vliesvorprodukts erfasst werden. Im Zeitverlauf werden Messungen in einem Zickzack- oder Wellen-Muster, insbesondere über die gesamte Breite der Florbahn (3), durchgeführt.
  • Aus den erfassten Eigenschaften kann ein Profil (6) der Eigenschaften, insbesondere über die Breite des Vliesvorprodukts (3) quer zur Produktionsrichtung (4), ermittelt werden. Das Profil beschreibt die Verteilung der Eigenschaften des Vliesvorprodukts.
  • Eine erfasste Eigenschaft an einem Erfassungsort (5i) wird bevorzugt mit einer Ortsinformation und/oder einer Zeitinformation versehen.
  • Durch die Erfassung der Eigenschaften und/oder einer räumlichen bzw. flächigen Verteilung der Eigenschaften kann eine automatisierte Einstellung an einem Stellmittel (50) einer Florbildungseinrichtung (30) (z.B. einer Karde oder einem Speiseschacht) oder einer Faseraufbereitungseinrichtung (20) vorgenommen werden.
  • Bevorzugt wird eine Einstellung an einem Stellmittel (50) vorgenommen, das dazu ausgebildet ist, die Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) lokal zu beeinflussen. In der abgebildeten Ausführungsform wird der Speiseschacht eines Speisers (31) eingestellt. Der Speiseschacht weist bevorzugt Stellmittel auf, die dazu ausgebildet sind, den Faserstrom über die gesamte Breite und/oder an einzelnen Stellen entlang der Breite des Vliesvorprodukts zu verstellen. Durch die Einstellung des Speiseschachts kann das Flächengewicht des Vliesvorprodukts lokal und/oder flächig und/oder global gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können weitere Stellmittel (50) an einer Faseraufbereitungsanlage (20) oder einer Florbildungseinrichtung (30) automatisiert eingestellt werden, beispielsweise ein Ballenbrecher, die Garnitur einer Karde (32), eine Dosiereinrichtung oder einem Faseröffner.
  • Bevorzugt ist der Erfassungsbereich (5) im Anschluss an eine erste Karde (32) angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist der Erfassungsbereich (5) in Produktionsrichtung (4) nach einer zweiten, dritten oder weiteren Karde (32) oder anderen Florbildungseinrichtung (30) angeordnet. In bestimmten Anwendungsfällen kann das Vliesvorprodukt (3) zwischen mehreren Florbildungsschritten (z.B. Karden) gelegt werden. In dieser Ausführungsform ist das Vliesvorprodukt (3) im Erfassungsbereich (5) ein gelegter und unverfestigter Faserflor. Die strukturverändernde Weiterverarbeitung kann sich auf eine oder mehrere Eigenschaften des Vliesvorprodukts beziehen.
  • Bevorzugt ist der Erfassungsbereich (5) in Produktionsrichtung (4) hinter der letzten Karde (32) angeordnet. Bevorzugt ist der Erfassungsbereich (4) vor einer ersten Verfestigungseinrichtung angeordnet. Bei der Verfestigung wird der Zusammenhalt zwischen den Fasern des Vliesvorprodukts verstärkt.
  • Das Vliesvorprodukt kann aus einem ein- oder mehrschichtigen Faserflor bestehen. Der Faserflor kann im Rahmen des Florbildungsprozesses insbesondere übereinandergelegt werden. Die Dicke des Faserflors kann so erhöht werden.
  • Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vliesvorproduktionsanlage (10) mit verschiedenen Ausführungsformen einer Überwachungstechnik, insbesondere für die Feuchte und/oder die elektrische Ladung.
  • Die Figur zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Klimatisierungsbereichs (13). Eine Florbildungseinrichtung (30) (z.B. eine Karde (32)) umfasst eine Klimaanlage (12). Die Klimaanlage (12) ist dazu ausgebildet, die Umgebungsbedingungen, insbesondere die absolute oder relative Luftfeuchtigkeit und/oder die Temperatur, in einem Klimatisierungsbereich (13) einzustellen. In dieser vorteilhaften Ausführungsform ist der Klimatisierungsbereich in die Karde (32) integriert. Das Gehäuse der Karde ist im Wesentlichen klimatisch von der Umgebung separiert.
  • Die Vliesfabrikationsanlage kann einen oder mehrere Klimatisierungsbereiche (13) oder Klimaanlagen (12) umfassen. Der Klimatisierungsbereich (13) kann auch (z.B. zur Nachrüstung) um eine Maschine herumgebaut sein.
  • Die Vliesvorproduktionsanlage (10) kann eine oder mehrere Befeuchtungseinrichtungen (24) umfassen. Die Befeuchtungseinrichtung (auch Schmälzstation genannt) ist dazu ausgebildet, eine Flüssigkeit oder ein Fett auf Fasern aufzubringen. Die Befeuchtungseinrichtung (24) kann insbesondere eine Sprühdüse oder andere Befeuchtungsmittel umfassen. Bevorzugt wird destilliertes Wasser aufgesprüht. Es kann auch ein Nebel gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann in einer Befeuchtungsstation (24) eine Chemikalie, ein Additiv oder ein Schmiermittel aufgetragen werden. Eine Befeuchtungseinrichtung (24) kann mit einer Klimaanlage (12) kombiniert werden. Vorteilhafterweise umfasst die Befeuchtungseinrichtung einen oder mehrere Flüssigkeitstanks und/oder steuerbare Pumpen. Die Klimaanlage (12) kann alternativ oder zusätzlich Trocknungsmittel (z.B. eine Infrarotlampe, Gebläse oder Heizung) umfassen.
  • Die Befeuchtungseinrichtung (24) kann insbesondere in eine Maschine eine Faseraufbereitungseinrichtung (20) oder eine Florbildungseinrichtung (30) integriert sein.
  • Eine Klimaanlage (12) und/oder eine Befeuchtungseinrichtung (24) umfasst eine Stelleinrichtung (50). Die Stelleinrichtung (50) ist dazu ausgebildet Stellanweisungen (45) zu empfangen. Außerdem ist die Stelleinrichtung (50) dazu ausgebildet, den Feuchtigkeitseintrag (z.B. durch Dosierung einer Flüssigkeit) und/oder den Feuchtigkeitsentzug (z.B. durch Einstellung der Temperatur oder Bestrahlung) einzustellen.
  • Die Abbildung zeigt mehrere mögliche Anordnungen eines Erfassungsbereichs (5) bzw. einer Erfassungseinrichtung (41). Insbesondere können die Eigenschaften eines Faserstroms hinter, in oder an einem Ballenbrecher (21), hinter, in oder an einer Fasermischeinrichtung (22) oder an einer sonstigen Faseraufbereitungseinrichtung (20) erfasst werden. Bevorzugt werden die Eigenschaften in einem Erfassungsbereich (5) erfasst, der in Produktionsrichtung (4) hinter einer Stelleinrichtung (50) angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung können die Eigenschaften vorteilhafterweise in einer Regelschleife ("feedback control") geregelt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Eigenschaften auch gesteuert werden.
  • Die erfassten Eigenschaften des Vliesvorprodukts können auch zu weiteren Zwecken, beispielsweise der prädiktiven Wartung und/oder Schadenserkennung, verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die erfassten Eigenschaften automatisiert analysiert. Es wird bevorzugt das Frequenzverhalten der Eigenschaften analysiert. Es kann insbesondere eine Fourrier-Transformation auf die erfassten Eigenschaften angewendet werden. Die Frequenzen der erfassten Eigenschaften können mit Frequenzen periodischer Bewegungen (z.B. Drehzahlen rotierender oder oszillierender Teile) oder vorbekannter Maschinenparameter verglichen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Schäden an einem Bauteil durch Frequenzmuster in den erfassten Eigenschaften erkannt. Eine automatisierte Warnung über ein auffälliges Frequenzverhalten kann generiert werden. Es kann insbesondere eine Warnung über einen Schaden oder Wartungsbedarf an einem bestimmten Bauteil generiert werden.
  • Das Vliesvorprodukt ist ein flächiger und/oder bahnförmiger Faserflor. Die Breite des Vliesvorprodukts beträgt bevorzugt 1m bis 4m.
  • Bevorzugt umfasst die Überwachungseinrichtung einen Infrarot-Sensor. Alternativ oder zusätzlich können radioaktive Strahlungs-Sensoren oder Röntgen-Sensoren eingesetzt werden. Insbesondere kann sind auch Isotopen-Rückstreusensoren geeignet. Radioaktive Strahlung eines Krypton-Isotops ist besonders geeignet für die Erfassung der Eigenschaften eines Vliesvorprodukts.
  • Der Einsatz radioaktiver Strahlung erfordert besondere Strahlungssicherungsmaßnahmen. Nach Ablauf einer Halbwertszeit müssen die Sensoren oder die Strahlungsquelle in der Regel ausgetauscht werden. Infrarot-Sensoren haben den Vorteil, sie auch Feuchtigkeit erfassen können. Außerdem ist die Wartung von Infrarot-Sensoren weniger aufwendig. Je nach Art des Vliesprodukts können unterschiedliche Sensoren vorteilhaft sein. Der besondere Erfassungsbereich und die Verwendung der Erfassungsergebnisse sind in Kombination mit verschiedenen Sensorarten vorteilhaft.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung (40) mit der Erfassungseinrichtung (41) und einer eigenen Datenverarbeitungseinrichtung (42) ausgebildet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Überwachungsverfahren durch Nachrüstung einer Überwachungseinrichtung (40) an bestehenden Anlagen eingesetzt werden kann. Die Produktqualität kann hierdurch auch an bestehenden Anlagen verbessert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Überwachungseinrichtung (40) als verteiltes System ausgebildet sein. Insbesondere können die Erfassungseinrichtung (41), die Datenverarbeitungseinrichtung (42) und die Stelleinrichtung (50) jeweils in separaten Hardwareeinheiten ausgebildet sein. Die Datenverarbeitungseinheit kann insbesondere in einer Anlagensteuerung implementiert sein.
  • Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die zu den jeweiligen Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen oder beanspruchten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden.
  • Die Offenbarung umfasst als eigenständigen Aspekt, der für sich allein oder in Kombination mit dem Aspekt, auf den die eigenständigen Ansprüche gerichtet sind, angewendet werden kann, eine Überwachungstechnik mit den folgenden Merkmalen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
  • 1 Fasern Fibres
    2 (Aufbereitete) Fasern (Pre-processed) fibres
    3 Vliesvorprodukt, Florbahn Nonwoven pre-product
    4 Produktionsrichtung Production direction
    5 Erfassungsbereich Detection zone
    5i Lokaler Erfassungsort Local detection spot
    6 Eigenschaftsprofil Property profile
    7 Vliesstoff Nonwoven fabric
    10 Vliesvorproduktionsanlage Nonwoven pre-production plant
    11 Anlagensteuerung Plant control unit
    12 Klimaanlage Air conditioning system
    13 Klimatisierungsbereich Air-conditioned zone
    15 Vliesfabrikationsanlage Nonwoven fabrication plant
    20 Faseraufbereitungseinrich tung Fibre processing facility
    21 Ballenbrecher Bale opener
    22 Fasermischeinrichtung Fibre blending facility
    23 Faseröffnungseinrichtung Fibre opening facility
    24 Befeuchtungseinrichtung Moistening unit
    30 Florbildungseinrichtung Web forming facility
    31 Speiser Feeder
    32 Karde Card
    40 Überwachungseinrichtung Control unit
    41 Erfassungseinrichtung Detection unit
    410 Sensor Sensor
    411 Sensorbalken Sensor beam
    42 Datenverarbeitungseinheit Data processing unit
    45 Stellanweisung Actuation command
    46 Stellbereich Actuation zone
    50 Stelleinrichtung Actuation unit
    90 Weiterverarbeitungseinric htung Web processing facility
    91 Vliesleger Cross lapper
    92 Vliesverfestigungseinrich tung Web bonding facility

Claims (15)

  1. Überwachungsverfahren für einen Herstellungsprozess eines Vliesvorprodukts, wobei die Eigenschaften eines Vliesvorprodukts (3), insbesondere das Flächengewicht, die Faserausrichtung, das Fasermischverhältnis, der Faseröffnungsgrad, die Feuchtigkeit und/oder die elektrische Ladung, mit einer Erfassungseinrichtung (41) in einem Erfassungsbereich (5) erfasst werden und die Erfassungsergebnisse in einer Datenverarbeitungseinheit (42) verarbeitet werden, wobei das Vliesvorprodukt (3) im Erfassungsbereich (5) ein noch unverarbeiteter Faserflor ist und die Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) über die Breite des Vliesvorprodukts (3) quer zur Produktionsrichtung (4) erfasst werden und Stellanweisungen (45) für die Einstellung einer Faseraufbereitungseinrichtung (20) zur Steuerung und/oder Regelung der erfassten Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) erzeugt werden.
  2. Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich (5) direkt am oder nahe am Austritt des Vliesvorprodukts (3) aus einer Florbildungseinrichtung (30), insbesondere einer Kardier-, Krempel-, Airlay- oder Spinnvliesmaschine, liegt.
  3. Überwachungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich (5) in Produktionsrichtung (4) vor einer florstrukturverändernden Weiterverarbeitungseinrichtung (90), insbesondere einem Vliesleger (91) oder einer Verfestigungseinrichtung (92), liegt.
  4. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Verteilung von Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) entlang und/oder quer zur Produktionsrichtung (4), insbesondere mit einem bewegbaren Sensor (410) oder einem feststehenden Sensorbalken (411), erfasst wird.
  5. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsergebnisse mit Soll-Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) verglichen werden und Eigenschaftsabweichungen ermittelt werden.
  6. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Stellanweisungen (45) für eine Vliesvorproduktionsanlage (10), insbesondere eine Faseraufbereitungseinrichtung (20) und eine Florbildungseinrichtung (30), erzeugt werden.
  7. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Stellanweisungen (45) erzeugt werden, die dazu ausgebildet sind, Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) lokal in einem Stellbereich (46), insbesondere in einem Teilbereich der Breite des Vliesvorprodukts (3) quer zur Produktionsrichtung, zu beeinflussen und/oder einzustellen und/oder zu regeln.
  8. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Eigenschaft des Vliesvorprodukts (3), insbesondere eine lokale Eigenschaft oder die räumliche und/oder flächige Verteilung einer Eigenschaft quer und/oder längs zur Produktionsrichtung (4), geregelt oder gesteuert wird.
  9. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessparameter, insbesondere ein Faservolumenstrom, die Geschwindigkeit eines Faserfördermittels, die Stellung eines Faserleitwerks, oder die Klimatisierung, an der Vliesvorproduktionsanlage (10), insbesondere an einer Faseraufbereitungseinrichtung (20) und/oder einer Florbildungseinrichtung (30) verändert werden.
  10. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht, insbesondere die räumliche und/oder flächige Verteilung längs und/oder quer zur Produktionsrichtung (4), des Vliesvorprodukts (3) durch Einstellung der Faserfördergeschwindigkeit der Vliesvorproduktionsanlage (10), des Speiseverhaltens eines Speisers (31) oder des Eingangs einer Florbildungseinrichtung (30) gezielt beeinflusst wird.
  11. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Faserausrichtung im Vliesvorprodukt (3) durch Einstellung einer Florbildungseinrichtung (30), insbesondere einer Krempel oder aerodynamischen Karde (Airlay), gezielt beeinflusst wird.
  12. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Mischverhältnis der Faserbestandteile im Vliesvorprodukt (3) durch Einstellung eines Ballenbrechers (21), einer Dosiereinrichtung, einer Faseröffnungseinrichtung (23) oder einer Fasermischeinrichtung (22) gezielt eingestellt wird.
  13. Überwachungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad der Fasern im Vliesvorprodukt (3) durch Einstellung einer Faseröffnungseinrichtung (41) oder einer Florbildungseinrichtung (30) gezielt beeinflusst wird.
  14. Überwachungseinrichtung (40) für eine Vliesfabrikationsanlage, wobei die Überwachungseinrichtung (40) eine Erfassungseinrichtung (41) zur Erfassung von Eigenschaften eines Vliesvorprodukts (3), insbesondere das Flächengewicht, die Faserausrichtung, das Fasermischverhältnis, der Faseröffnungsgrad, die Feuchtigkeit und/oder die elektrische Ladung, in einem Erfassungsbereich (5) sowie eine Datenverarbeitungseinheit (42) aufweist, wobei die Erfassungseinrichtung (41) einen oder mehrere Sensoren (410), insbesondere einen Infrarot-Sensor, radioaktiven Strahlungssensor und/oder Röntgen-Sensor, umfasst, wobei die Erfassungseinrichtung (41) dazu ausgebildet ist, Eigenschaften eines unverarbeiteten Vliesvorprodukts (3) über die Breite des Vliesvorprodukts (3) quer zur Produktionsrichtung (4) zu erfassen und die Überwachungseinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, Stellanweisungen (45) für die Einstellung einer Faseraufbereitungseinrichtung (20) zur Steuerung und/oder Regelung der erfassten Eigenschaften des Vliesvorprodukts (3) zu erzeugen.
  15. Vliesvorproduktionsanlage (10) mit einer Faseraufbereitungseinrichtung (20) und einer Florbildungseinrichtung (30) zur Bildung eines Vliesvorprodukts (3) dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesvorproduktionsanlage (20) eine Überwachungseinrichtung (40) nach Anspruch 14 umfasst und dazu ausgebildet ist, ein Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.
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