DE2460755A1

DE2460755A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines vlieses aus filamenten

Info

Publication number: DE2460755A1
Application number: DE19742460755
Authority: DE
Inventors: Juergen Foedrowitz; Valentin Dr Semjonow
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-12-21
Filing date: 1974-12-21
Publication date: 1976-07-01
Also published as: IT1051531B; GB1473270A; IE41979L; FR2295153B1; DK580775A; IE41979B1; US4163305A; FR2295153A1; BE836951A; NL7514652A; LU74047A1

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT

Aktenzeichen: - HOE 74/F 3 94

Datum: ₂O. Dezember 1974 ~ Dr.v.F./Ga

"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses aus Filamenten"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Filamenten, die auf einer bewegten Unterlage gesammelt werden durch Ablegen dieser Filamente auf dieser Unterlage in Form von Kegelschnitten bei gleichzeitiger Aufspreizung der Fäden zu einem Fadenschleier mit Hilfe von Prallkörpern, die nur von einer Seite mit den Filamenten in Berührung kommen. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art müssen möglichst einfach sein, störungsfrei arbeiten und zu einem Vliesprodukt führen, das möglichst gleichmäßig ist und möglichst hohe Festigkeit aufweist. Zur Herstellung von Vliesen aus Filamenten bzw. Spinnvliesen gibt es zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen.

Es ist z.B. bekannt, daß man frisch gesponnene Fäden nach einer Gasdüsenverstreckung mit Hilfe von elektrostatischer Aufladung ausbreiten und auf einer sich fortbewegenden Unterlage in Form einer Stoffbahn ablegen kann. Es ist auch bekannt, daß man zur Ausbreitung der Filamente Prallkörper, die eben, konvex oder konkav ausgebildet sein können, verwenden kann, welche ein in axialer Richtung beschleunigtes Fadenbündel nach dem Aufprall zu einem Fadenschleier ausbreiten. Es ist auch schon bekannt, auf den Prallpunkt oder in die Nähe des Prallpunktes einen Druckgasstrom zu richten, um die unzureichende Ausbreitung der Faden-

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7 L 1^r 7 h 5

bündel mit solchen Prallkörpern zu verbessern. Auch schraubenförmige Deflektoren wurden schon vorgeschlagen. Bei diesen Verfahren haben die Fadenbündel beim Ablegen keine exakte Führung und die abgelegten Fäden zeigen im Vlies vorwiegend willkürliche Anordnung, man spricht in diesem Zusammenhang sogar in Anspielung auf die wirre, unregelmäßige Lage der Fäden von Wirrfaservliesen.

Aus der DT-OS 2 048 395 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von nichtgewebten Bahnen bekannt. Bei diesem Verfahren werden eine Vielzahl von endlosen polymeren Fäden zwei oder mehr gasbetriebenen Fördereinrichtungen zugeführt und im Inneren einer hohlen, rohrförmigen Sammelfläche abgelegt, von wo aus die schlauchförmigen nichtgewebten Bahnen kontinuierlich nach unten gezogen und aufgewickelt werden.

Die Fördereinrichtungen sind dabei gegen die Sammelfläche gerichtet und führen gegenüber der SammeIflache eine relative Winkelbewegung in der Weise aus, daß die Ablage der Fäden vorwiegend kreisförmig in einer Richtung erfolgt, die quer zur Längsrichtung der rohrförmigen Sammelfläche verläuft. Durch die bevorzugte Ablage in Querrichtung ergibt sich dabei eine nachteilig starke Querorientierung der abgelegten Fäden in der Vliesbahn, wobei Produkte entstehen, welche in Längsrichtung keine ausreichende Festigkeit aufweisen.

Aus der DT-OS 2 200 782 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Vlieses aus Endlosfäden bekannt. Die gesponnenen Fäden werden abgezogen, dadurch gleichzeitig verstreckt und anschließend in drehender Bewegung aufgespreizt und auf einer bewegten Unterlage zum Vlies abgelegt. Die Aufspreizung erfolgt hauptsächlich durch Zentrifugalkräfte und aerodynamische Einflüsse. Das offenbarte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die bei der Aufspreizung der Fadenbündel vorgenommene oder von selbst eintretende Aufteilung der Faden-

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bündel in zwei Hälften eine nachteilige Verzwirnung der Fäden stromaufwärts bewirkt, die das Verfahren bis zur Funktionsunfähigkeit beeinträchtigen kann.

Aus der japanischen Patentbekanntmachung Sho-48-2902 ist ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Vliestuch bekannt. Die von der Spinndüse kommenden Faserbündel werden zwar auch mit einem Druckluftstrom abgezogen und ihnen in einer rotierenden Vorrichtung eine Kreisbewegung erteilt, die jedoch, bevor die Fadenbündel zum Vlies abgelegt werden, in eine geradlinige Hin- und Herbewegung überführt wird. Um mit diesem Verfahren zu einem Vliestuch ohne Vorzugsorientierung der Fäden zu kommen, ist es

not\vendig, mindestens zwei Vliesschichten mit unterschiedlicher Orientierung der Filamente nacheinander aufeinander zu legen. Solche aus verschiedenen aufeinandergelegten Schichten bestehenden Vliese weisen natürlich Nachteile in ihren mechanischen Eigenschaften auf.

Aus der japanischen Patentbekanntmachung Sho-48-41 785 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von nichtgewebtem Stoff bekannt, mittels welcher Filamente auch in drehender Bewegung abgelegt werden. Am unteren Ende eines Leitrohres, das zur Vorwärtsbewegung von Fasern bzw. Filamenten mit einem Luftstrom hoher Geschwindigkeit durchströmt wird, ist ein Schwenkrohr aus einem biegsamen oder festen Material in der Yfeise angeschlossen, daß das Schwenkrohr mit seinem freien Ende schwingen kann und durch das Drehen des Leitrohres mit seinem unteren Ende durch Zentrifugalkräfte aus einer Ruhelage ausgelenkt wird.

Dem Fadenbündel wird in dieser Vorrichtung während des Ablegevorgangs teils mechanisch, teils aerodynamisch eine kreis-

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förmige Bewegung erteilt. Das Fadenbündel als solches wird dabei zwar auf der Samraelunterlage ausgebreitet, vor seiner Ablage jedoch, behindert durch die Führung des Bündels im Rohr, so gut wie nicht aufgespreizt und eine optimale Ausbreitung des Bündels sowie seine Auflösung in feinere Bündel oder Einzelfilamente behindert oder mindestens benachteiligt. Die Vorrichtung weist darüber hinaus noch einen weiteren entscheidenden Nachteil auf. Annähernd die ganze aus der Abzugsdüse nach unten austretende Luft wird durch ein Rohr mit den Fäden so nahe an die Ablagefläche herangeführt, daß sich Verblasungen der schon abgelegten Fäden nicht vermeiden lassen und die auf der Ablage ausgebreiteten Fäden in Unordnung gebracht werden.

Aus der DT-OS 2 300 331 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von nichtgewebten Vliesstoffen aus Endlosfäden bekannt, die zur Aufspreizung der Fäden ein ebenes Prallblech aufweist, das in Hin- und Herbewegung um seine Befestigungsachse bewegt wird.

Die changierenden Ablenkvorrichtungen haben den Nachteil, daß die Fädenbündel nicht mit konstanter Geschwindigkeit über die Ablagefläche geführt werden, wodurch in den Umlenkpunkten der Bewegungsrichtung Vliesflächen höhex'en Flächengewichts entstehen. Vibrierende Prallkörper besitzen auch den Nachteil, daß sie oft instabil arbeiten und häufig nachjustiert werden müssen. Solche Anlagen sind nur schwierig zu regeln und wenig betriebssicher.

Um die gewünschte Breite eines Vlieses zu erhalten, werden of mehrere von einzelnen Ablageeinheiten stammende Vliesstreifen überlappend nebeneinander gelegt. Damit diese Überlappung störungsfrei erfolgen kann, werden die benachbarten Vliesstreifen nacheinander auf dem Ablageband niedergelegt. Dieses Vorgehen hat den Nachteil, daß nur ein sehr schwacher Zusammenhalt zwischen den einzelnen Vliesstreifen und eine sehr starke

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'⁷S 5

Neigung zur Entschichtung vorhanden ist, so daß die mechanische Festigkeit des Vlieses im wesentlichen nur von der nachfolgenden Verfestigung durch Nadeln, Verschweißen oder chemisches Binden bestimmt wird.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind mit den dargestellten Nachteilen behaftet. Eine störungsfreie Erzeugung einer breiten Vliesbahn mit optimaler Gleichverteilung der Orientierung der Fäden in jeder Richtung und damit optimaler Festigkeit des Vlieses in allen Richtungen bei gleichzeitig minimaler Tendenz zur Entschichtung der das Vlies aufbauenden Elemente ist mit Hilfe dieser Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche diese Nachteile nicht aufweisen und es gestatten, mit einfachen Mitteln ein Vlies aus Filamenten herzustellen, das sich durch seine Anisotropie der mechanischen Eigenschaften und seine minimale Tendenz, sich zu entschichten, auszeichnet.

Diese Aufgabe wurde überraschenderweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Filamenten, die auf einer bewegten Unterlage gesammelt werden, durch Ablegen dieser Filamente auf dieser Unterlage in Form von Kegelschnitten bei gleichzeitiger Aufspreizung der Fäden zu einem Fadenschleier mit Hilfe von Prallkörpern, die nur auf einer Seite mit den Filamenten in Berührung kommen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Fäden durch rotierende, im Prallbereich ebene Körper abgelenkt und aufgespreizt werden.

Das Verfahren wird mit einer Vorrichtung durchgeführt, in welcher die Filamente von einem oder mehreren sich drehenden Prallkörpern, welche von den Filamenten nur von einer Seite berührt werden, abgelenkt und aufgespreizt werden, und die dadurch ge-

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2 4 S Π 7 5 5

kennzeichnet ist, daß die Prallkörper im Aufprallbereich eben sind.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Filamente bestehen aus verstreckten,teilverstreckten oder unverstreckten linearen faserbildenden Polymeren wie Polyestern, vorzugsweise PÄT, Polyamiden, vorzugsweilse Nylon 6 oder Nylon 66, Polyolefinen, vorzugsweise Polypropylen oder Polyäthylen, Polyacrylnitril, Zellulose oder Zellulosederivaten. Es können auch Mischungen solcher Filamente oder Mehrkomponenten-Filamente aus den genannten Rohstoffen eingesetzt v/erden. Die zur Verwendung kommenden Filamente sind in der Regel verstreckt, es können jedoch auch teilverstreckte und/oder unverstreckte Filamente verwendet oder mitverwendet werden. Teil- oder unverstreckte Filamente haben vorzugsweise die Funktion von Bindefäden.

Die zur Verarbeitung kommenden Filamente können grundsätzlich von jeder Fadenkonserve oder Vorrichtung wie z.B. Spulen, Kopsen oder Spulengattern geliefert werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt ist jedoch die Lieferung der Filamente direkt von der Spinnmaschine, wie es von der herkömmlichen Spinnvliesherstellung bekannt ist. Die aus den Spinndüsen ausgepressten Filamente werden bevorzugt durch Gasdüsen, welche mit Luft, Dampf oder einem anderen geeigneten gasförmigen oder flüssigen Medium betrieben werden, abgezogen, ggf. verstreckt, und gleichzeitig in axialer Richtung so beschleunigt und mit kinetischer Energie beaufschlagt, daß jedes Filamentsegment den aμf der Vliesablagefläche für das Filamentsegment vorgesehenen Platz erreichen kann. Um hohe Geschwindigkeit zu erreichen, werden Treibmediengeschwindigkeiten bis zu Schallgeschwindigkeit und darüber angewandt. Die Geschwindigkeit der transportierten Filamente beträgt 100 -10 000 m/min, vorzugsweise 2 000 - 10 000 m/min. Die Filamente werden dabei gebündelt durch die Abzugsund Beschleunigungseinrichtungen geführt. Die Bündel weisen eine

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9ΛΠΠ755

Stärke von 1 - 500 dtex, bevorzugt 40 - 300 dt ex auf, die Stärke der einzelnen Filamente kann zwischen 0,5 - 20 dtex, bevorzugt 2-16 dtex liegen.

Das in einem Fallrohr meist senkrecht nach unten beschleunigte Fadenbündel wird erfindungsgemäß auf einen Prallkörper geleitet, der um eine Achse rotiert. Das Fadenbündel wird durch den Aufprall auf den Prallkörper aufgespreizt und, da sich der Prallkörper dreht, in kreis- oder ellipsenähnlicher Form auf einer sich fortbewegenden Unterlage abgelegt und gesammelt. ,

Die sich bevorzugt mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts bewegen de Ablagefläche ist horizontal oder schräg angeordnet und vorzugsweise perforiert und unter ihr befindet sich eine Absaugung, Das aus dem Fallrohr kommende Fadenbündel trifft auf eine ebene oder nahezu ebene Fläche des Prallkörpers auf. Diese Fläche muß einer Ebene möglichst deshalb nahekommen, damit eine gute Aufspreizung des Filamentbündeis erreicht wird, eine zu stark konkave Fläche oder gar ein Rohr verhindert eine optimale Ausbreitung des Fadenbündels, weil die Möglichkeiten zur Auffächerung geometrisch begrenzt sind. Eine zu stark konvexe Fläche bringt Justierungsschwierigkeiten mit sich, so daß die besten Ergebnisse mit ebenen Prallflächen erzielt werden.

Die Drehachse des Prallkörpers kann mit der Längsachse des auftreffenden Fadenbündels zusammenfallen. Die beiden Achsen können aber auch gegeneinander geneigt sein, worauf noch später eingegangen wird.

Die Drehachse und die Prallfläche des Prallkörpers weisen einen Winkel d zwischen 10 und 80° auf. Dieser Winkel läßt sich nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung beliebig einstellen. Fallen Achse des auftreffenden Fadenbündels und Drehachse des Prallkörpers zusammen, wird vorzugsweise ein Winkel 0(, der zwischen 30 und 60 liegt, gewählt. Das unter einem gegebenen Winkel auf de Prallfläche auftreffende Fadenbündel läuft vom Prallpunkt ausge-

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hend tangential zum Prallblech weiter und öffnet bzw. verbreitert sich. Je größer der Winkel O^ ist, desto größer wird der Winkel, welchen die beiden Grenzlinien der Fadenbündelausbreitung auf der Prallfläche binden, d.h. desto breiter wird die Auffächerung. Mit dem Aufprall und der Verbreiterung ist eine Auflösung des Fadenbündels in Fadenunterbündel und Einzelfilamente verbunden. Der unbegrenzten Erhöhung des Winkels (A sind allerdings Grenzen gesetzt.

Das Filamentbündel bzw. das schon auf der Prallfläche des Prallkörpers gespreizte Filamentbündel legt sich nach Verlassen der Prallfläche zunächst innerhalb eines Kegelmantels und dann ggf. innerhalb eines Zylindermantels nach unten auf die Ablagefläche ab, wobei sich die ablegenden Fäden auch, je mehr sie nach unten gelangen, von der Mantelfläche des Kegels und Zylinders nach der Mitte hin entfernen können und die Ablage nicht nur in den dem Kegelmantel bzw. dem Zylindermantel entsprechenden Kreisen erfolgt, sondern beim Ablagevorgang die ganze der Kegel- bzw. Zylinderbasis entsprechende Kreisfläche bestrichen wird. Die Größe und Form der Fläche, die von einer Ablageeinheit auf einer ruhenden Ablagefläche bestrichen wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Die Form der Depotfläche ist kreisförmig, wenn die Längsachse des auf den Prallkörper auftreffenden Fadenbündels und die Drehachse des Prallkörpers zusammenfallen und senkrecht auf der waagrechten Ablagefläche stehen.

Die Größe der Fläche ist im wesentlichen abhängig von der Geschwindigkeit des angelieferten Fadenbündels, von dem Aufprallwinkel cA, der Drehfrequenz des Prallkörpers und vom Abstand der Ablagefläche vom Prallkörper. Je größer die Geschwindigkeit des angelieferten Faserbündels im Verhältnis zu der Drehfrequenz des Prallkörpers ist, in desto größeren Kreisen kann die Fadenablage erfolgen und desto größer ist die bestrichene Depotfläche. Je

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2 / r η ·₇ ς ^ - 9 -

kleiner der Aufprallv/inkel θ( ist, desto spitzer wird der Kegel, in dem die Fäden abgelegt werden und um so kleiner ist die Schnittfläche des Kegels mit der Ablagefläche und damit die Depotfläche selbst.

V/ie schon erwähnt, kann die kegelmantelförmige Ausbreitung und Ablage der Fäden nach unten hin übergehen in ein Herabfallen der Fäden in einen Zylindermantel, und zwar dann, wenn der Abstand zwischen Prallkörper und Ablagefläche ausreichend groß und nur eine im Verhältnis zur Drehf]equenz des Prallkörpers geringe Fadenbündelliefergeschwindigkeit gegeben ist. Denn theoretisch gilt für die Ablage ganz ausgestreckter Fäden die Beziehung

V -

d =

worin d = Durchmesser der Ablagekreise

ν = Anliefergeschwindigkeit der Fäden

f = Drehfrequenz des Prallkörpers bedeuten.

Bei der Ablage gut ausgestreckter Fäden in möglichst großen Kreisen gelangt man zu Vliesen mit ausgezeichneter Festigkeit.

Die maximale Größe der Ablagekreise und. damit auch die maximale Größe der Basis des Kegelmantels, in welchem die Fäden niedergehen, ist' damit gleich d. Der durch diese Beziehung begrenzte maximale Durchmesser der Ablagekreise ist die Hauptursache für das übergehen des kegelmantelförmigen Ablageweges der Filamente in einem zylinderförmigen. Man muß dabei allerdings berücksichtigen, daß bei großen Abständen zwischen Prallkörper und Ablagefläche, auch die Schwerkraft und das Verbrauchtsein der kinetischen Energie etwas dazu beitragen, daß die Fadenwolke nach unten hin zylindrische Form annimmt.

Steht die Längsachse des auf den Prallkörper auftreffenden Fadenbündels und die koaxiale Drehachse des Prallkörpers nicht senkrecht zur horizontal angeordneten Ablagefläche, entstehen keine

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2 /: η η 7 S 5

kreisförmigen, sondern elliptische Ablagedepots. Dabei resultiert eine verstärkte Orientierung der abgelegten Fäden in Richtung der großen Ellipsenachse. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet dadurch die Möglichkeit, den im Vlies abgelegten Fäden eine Vorzugsorientierung in jeder gewünschten Richtung zu geben.

Die Masseverteilung innerhalb der kreisförmigen oder elliptischen Ablagedepots kann durch die Parameter Anlieferungsgeschwindigkeit der Fäden, Aufprallwinkel(Λ, Drehfrequenz f des Prallkörpers durch den Abstand des Prallkörpers von der Ablagefläche beeinflußt werden. Die Verteilung der Fadenmasse im Ablagedepot kann auch durch eine wendelflächenartige Ausführung des Prallkörpers unterhalb des Fadenbündelaufprallpunktes bzw. -aufprallbereiches beeinflußt werden. Die mit einer bestimmten Wahl der Parameter erzielte Massenverteilung im Ablagedepot ist sowohl in zeitlicher als auch geometrischer Hinsicht außerordentlich konstant, v/odurch auch die Gleichmäßigkeit breiter Vliese, welche durch Überlappung mehrerer Einzelablagen entstehen, begünstigt

Wenn die Längsachse des auftreffenden Fadenbündels und die Drehachse des Prallkörpers nicht koaxial, sondern gegeneinander geneigt sind, und den Winkel ß bilden und die Drehachse des Prallkörpers gleichzeitig nicht senkrecht auf der Ablagefläche steht, können auch nicht

kreisförmige und nicht ellipsenförraige, anders geformte Ablagedepots erzeugt werden. Je nach Größe des Winkels, den die beiden Achsen bilden und je nach Winkel q( , der die Neigung der Prallfläche zur Drehachse des Prallkörpers angibt, erfolgt die Ablenkung des Fadenbündels nach zwei verschiedenen Arten. In einem Fall wird das Fadenbündel von der Drehachse des Prallkörpers aus betrachtet nach allen Seiten abgelenkt, die Drehachse befindet sich innerhalb des Fadenkegels, im anderen Fall wird das Fadenbündel nur nach einer Seite der Prallkörperachse abgelenkt, die Drehachse des Prallkörpers befindet sich hierbei außerhalb des Fadenkegels, und dann bilden sich nicht kreisförmige und nicht

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ο / c η ι c; ς /. '·'. -·■' ■-- ■--■

- 11 ellipsenförmige, anders geformte Ablagedepots.

Bei den Winkeln O^ und ß sind immer die entsprechenden spitzen Winkel gemeint.

Es gilt die allgemeine Beziehung 0° ^ C^ L 90° (1). Aus praktischen Gründen soll der Winkel aber in den Grenzen

10° - OC f'.80° (1)

liegen.

Die Winkel S^ und Winkel ß können nicht beliebig gewählt bzw. kombiniert werden. Ein bestimmter Winkel 0( läßt nur ganz bestimmte Winkel ß zu und umgekehrt. Es besteht deshalb außerdem die allgemeine Beziehung

cO ß (2)

Soll sich die Drehachse des Prallkörpers innerhalb des Fadenkegels befinden, werden die Beziehungen (1) und (2) weiter eingeschränkt durch die Beziehung

OC ■< 90 - ^ß

Soll sich die Drehachse des Prallkörpers außerhalb des Fadenkegels befinden, tritt zu den Beziehungen (1) und (2) die Beziehung

CX? 90° - β

Eine einzelne Ablageeinheit führt zu einem Vlies, das in mehrfacher Hinsicht nur begrenzten Ansprüchen gerecht wird. Es können z.B. nur Vliese von nicht sehr großer Breite hergestellt werden. Es ist deshalb erfindungsgemäß vorteilhaft, mehrere Ablageeinheiten nebeneinander zu stellen. Sie werden in einer oder mehreren

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2 L ~ ^{n Π}: R 5

parallelen Reihen über der Ablagefläche und bevorzugt quer zur Fortbewegungsrichtung der Ablagefläche aufgestellt. Die Einzelablageeinheiten benachbarter Reihen können auch auf Lücke angeordnet sein. Die Reihen können mit der Fortbewegungsrichtung der Ablagefläche auch einen von 90° abweichenden Winkel aufweisen. Der Abstand der einzelnen Ablageaggregate beträgt etwa 5 cm bis etwa 100 cm, bevorzugt 10 bis 70 cm. Der kürzeste Abstand ist durch den Platzbedarf einer einzelnen Ablageeinheit gegeben, während der maximale Abstand von der Breite des abgelegten Einzeldepots abhängt. Je näher beeinander die einzelnen Ablageeinheiten angeordnet sind, desto stärker überlappen sich die Einzeldepots im Vlies. Die Anzahl der sich überlappenden Einzeldepots Z ist aber nicht nur abhängig von dem seitlichen Abstand ß der Ablageeinheiten, sondern auch von der Depotbreite b. Es gilt die Beziehung

Die Prallkörper der einzelnen Ablageeinheiten werden synchron so angetrieben, daß ihre Prallflächen, bevorzugt stets in parallelen Ebenen liegen. Dadurch wird erreicht, daß die ankommenden Fadenbündel in jedem Zeitpunkt von allen Prallkörpern nach der gleichen Richtung abgelenkt werden, wodurch ein Minimum an gegenseitiger Störung der einzelnen benachbarten Ablagevorgänge erreicht werden kann, obgleich sich die einzelnen zu benachbarten Ablageeinheiten gehörenden Fadenwolken mehrfach durchdringen. Der Durchmesser eines Ablagedepots kann das Vielfache vomi Abstand der einzelnen Ablageeinheiten betragen. Dadurch werden außerordentlich gleichmäßige Vliese erzielt, insbesondere was die Masseverteilung auf der Fläche anbelangt.

Durch das erfindungsgemäße abwechselnde übereinanderlagern von Einzellagen der in Einzelfilamente und Unterbündel aufgeschlossenen Fadenbündel benachbarter Ablageeinheiten wird nicht nur eine Überlappung, wie sie von herkömmlichen Vliesen aus nacheinander abgelegten Vliesstreifen her bekannt ist, erreicht, sondern eine von Zufälligkeiten weitgehend freie, präzise Verzahnung jeder

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einzelnen Bündellage» Dies ist der Grund dafür, daß die Neigung zur Entschichtung der erfindungsgemäßen Vliese so außerordentlich gering ist.

An die Ausbreitung und Ablage der Filamente zum Vlies schließt sich eine Verfestigung des Vlieses an, die in bekannter Weise mit durch eine Nadelung, Kalanderung mit oder ohne Hitzeeinwirkung bewerkstelligt wird.

Die vorliegende Erfindung soll anhand von Abbildungen noch weiter erläutert werden.

Die Figur 1 stellt eine einzelne Äblageeinheit dar.

Figur 2 und 3 zeigen die Prallkörperdrehachse in verschiedenen Stellungen in Bezug auf die Fadenlängsachse des auftreffenden Fadenbündels.

Die Figur 4 zeigt mehrere aneinander gereihte Ablageeinheiten.

Die Figur 5 zeigt die Anordnung aus Figur 4 in perspektivischer Sicht.

Eine Äblageeinheit besteht _r wie aus Figur 1 zu ersehen ist,, aus einem Fallrohr 1 und einem Rotor 2. Durch das Fallrohr 1 wird in Pfeilrichtung ein Fadenbündel 4 angeliefert, das nach Verlassen des Fallrohres auf den Prallkörper 3, der Bestandteil des Rotors ist, auftrifft. Das Fadenbündel 4 wird auf dent Prallkörper 3, wie es die Pfeile andeuten, aufgefächert. Da sich der Rotor 2, wie ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet, dreht und sich damit auch der Prallkörper 3 dreht, wird das aufgespreizte Fadenbündel 4 kegelförmig abgelegt auf eine in der Abbildung nicht gezeigte Ablagefläche.

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2 A R Π 7 5 5 - 14 -

Die Figur 2 zeigt eine Anordnung, in welcher die Längsachse des

auf den Prallkörper/auftreffenden Fadenbündels 4 und die Drehachse 5 des Prallkörpers 3 koaxial angeordnet sind. Der Winkel ß ist dabei gleich Null. Die Prallkörperdrehachse befindet sich innerhalb des Fadenkegels 6 . Die Ablagefläche 7 ist waagrecht angeordnet.

In Figur 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Längsachse des auf den Prallkörper 3 auftreffenden Fadenbündels 4 und die Prallkörperdrehachse/den Winkel ß bilden. Es ist zu sehen, daß in diesem Fall die Prallkörperdrehachse 5 außerhalb des Fadenkegels 6 liegt. Die Ablagefläche 7 ist schräg angeordnet.

Die Figur 4 zeigt eine Reihe von Ablageeinheiten in vereinfachter Form dargestellt. Die durch die Fallrohre 1 angelieferten Fadenbündel werden durch die rotierenden Prallkörper 3 kegelförmig ausgebreitet. Die Figur zeigt auch, daß sich die Fadenkegel 6 stark durchdringen können und daß es dabei zu einer starken Überlappung und Verzahnung kommt. Die Figur zeigt weiter, daß bei synchronem und phasengleichem Lauf der Rotoren bzw. Prallkörper die Fadenbündelablage der benachbarten Ablageeinheiten ohne gegenseitige Störung erfolgt. Die Fadenbündel berühren sich auf dem liege vom Prallkörper zur Ablagefläche weder bei der eingezeichneten Ablenkung nach links noch bei der angedeuteten Ablenkung nach rechts.

In der perspektivischen Darstellung der Figur 5 wird insbesondere die Verzahnung der benachbarten einzelnen Fadenbündellagen bzw. Fadenbündelschleifen deutlich.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliese eignen sich für zahlreiche Einsatzgebiete, insbesondere im technischen Bereich. Sie können z.B. als Beschichtungsgrundlage, Tuftingsgrundlage, Verstärkungseinlage eingesetzt, zu Nadelvliesen verarbeitet oder im Bausektor verwendet werden.

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Beispiel:

Die Herstellung eines Vlieses nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgte durch Extrudieren von 6 Fadenbündeln aus Polyäthylenterephthalat, welche durch mit Pressluft betriebene Düsen verstreckt und mit den erfindung^emäßen Prallkörpern abgelenkt bzw. ausgebreitet und auf einer sich fortbewegenden Ablagefläche gesammelt wurden. Dabei waren 6 Ablageeinheiten in einer Reihe quer zur Fortbewegungsrichtung der Ablagefläche im Abstand von 18 cm angeordnet. Die bereits verstreckten Fadenbündel hatten jeweils einen Titer von 96 dtex. Sie bestanden aus 12 Filamenten mit einem Einzeltiter von 8 dtex. Durch die Gasdüsen wurden die Fadenbündel auf eine Geschwindigkeit von 4 000 m/min beschleunigt und durch Fallrohre senkrecht auf die ebenen Prallkörper geleitet. Die Drehachse der Prallkörper waren jeweils koaxial mit den Längsachsen der Fadenbündel und senkrecht zur Ablagefläche angeordnet. Die ebenen Prallflächen der Prallkörper wiesen zu den Drehachsen der Prallkörper eine Neigung von 5o° auf. Die Prallkörper rotierten mit einer Frequenz von 12 Hz. Die Auftreffpunkte der Fadenbündel auf den Prallkörper lagen 52 cm über der Ablagefläche. Die Geschwindigkeit des perforierten Ablagebandes, unter welchem sich eine Absaugung befand, wurde so einreguliert, daß das Flächen-

2
gewicht des Vlieses 100 g/m betrug.

Das abgelegte Vlies wurde dann einer Kalanderung unterworfen, wobei der Walzendruck 75,Ok^Cm, die Y/alzentemperatur 120⁰C betrug.

Anschließend wurdedas Vlies noch mit einer Acrylbindesdispersion

2 imprägniert und dadurch das Vliesgewicht auf 115 g/m erhöht.

Die Prüfung des Vlieses ergab eine
Reißfestigkeit in Längsrichtung: 43,0 kg/5 cm Reißdehnung: 38 %

Reißfestigkeit in Querrichtung: 41,0 kg/5 cm Reißdehnung: 41 %.

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Die maximale Streuung der Vliesgleichmäßigkeit wurde nach Ab-

schneiden der Vliesränder an einem 2 m großen Vliesstück ermittelt durch visuelles Aussuchen der 3 dünnsten und 3 dicksten Stellen des Vlieses und Ausschneiden eines jeweils 5 cm χ 5 cm großen Vliesstückes an den betreffenden Stellen, Abwiegen dieser Vliesstücke und Ermittlung des leichtesten und schwersten Stückes und anschließende Berechnung der prozentualen Flächengewichtsabweichung des leichtesten und schwersten Stückes vom FlächengewichtsKittelwert des Vlieses. Durch Addition dieser beiden prozentualen Abweichungen kommt man zur maximalen Streuung der Vliesgleichmäßigkeit.

Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vlies betrug bei der Prüfung das Flächengewicht an der dünnsten Stelle

2
93 g/m = 19 % Abweichung vom durchschnittlichen Flächengewicht.

Das Flächengewicht an der dicksten Stelle des Vlieses betrug

ο
134 g/a = 16 % Abweichung vom durchschnittlichen Flächengewicht.

Daraus ergibt sich eine

maximale Streuung der Vliesgleichmäßigkeit: 35 %.

Vergleichsbeispiel:

Die Herstellung eines nicht erfindungsgemäßen Vlieses erfolgte nach dem Austausch der erfindungsgemäßen, rotierenden ebenen Prallkörper durch eine entsprechende Anzahl von herkömmlichen Prallblechen, die um eine Befestigungsachse mit einer Frequenz von 1 Hz hin und her bewegt wurden, unter sonst gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1. Auch die Kalanderung, Imprägnierung des Vlieses mit Binder und die anschließende Trocknung erfolgten wie im Beispiel 1. Die Prüfung dieses Vlieses ergab eine Reißfestigkeit in Längsrichtung: 31,0 kg/5 cm Reißdehnung: 40 %

Reißfestigkeit in Querrichtung: 35,0 kg/5 cm Reißdehnung: 46 %

maximale Streuung der Vliesgleichmäßigkeit: 65 %.

OHlQlHAL

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Die Beispiele zeigen, daß das erfindungsgemäße Vlies eine gute Festigkeit und eine überlegene Gleichmäßigkeit aufweist, die sich sowohl hinsichtlich des Flächengewichts als auch im Hinblick auf die Festigkeit längs und quer zur Vliesbahnrichtung äußert.

608827/0439 orkbinal ,nspected

Claims

2 4 B Π 7 5 5 - 18 - HOE 74/F 394 PATENTANSPRÜCHE:

1) Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Filamenten, die auf einer bewegten Unterlage gesammelt werden durch Ablegen dieser Filamente auf dieser Unterlage in Form von Kegelschnitten bei gleichzeitiger Aufspreizung der Fäden zu einem Fadenschleier mit Hilfe von Prallkörpern, die nur auf einer Seite mit den Filamenten in Berührung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden durch rotierende, im Prallbereich ebene Körper abgelenkt und aufgespreizt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente aus verstreckten, teilverstreckten oder unverstreckten, faserbildenden Polymeren bestehen.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente aus Polyester, vorzugsweise PÄT, Polyamiden, vorzugsweise Nylon 6 oder Nylon 66, Polyolefinen, vorzugsweise Polypropylen oder Polyäthylen bestehen.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeiqhnet, daß unverstreckte oder teilverstreckte Filamente die Funktion von Bindefäden haben.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Filamente einen Titer zwischen 0,5-20 dtex, bevorzugt 2-16 dtex aufweisen.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch eine Gasdüse geführte bzw. das auf einen Prallkörper geleitete Fadenbündel eine Stärke von 1-500 dtex, bevorzugt 40-300 dtex aufweist.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1-6,dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente bzw. Filamentbündel durch Gasdüsen auf eine Geschwindigkeit von 100 - 10 000 m/min, vorzugsweise 2 000 - 10 000 in/min beschleunigt werden.

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8. Verfahren nach Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbündelachse und die Prallfläche des Prallkörpers einen Winkel zwischen IO und 80° einschließen.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des auf den Prallkörper auftreffenden Fadenbündels rait der Drehachse des Prallkörpers zusammenfällt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des auf den Prallkörper auftreffenden Fadenbündels senkrecht zur Ablagefläche steht.

11. Verfahren nach Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Einzeldepots kreisförmig ist.

12. Verfahren nach Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des auf den Prallkörper auftreffenden Fadenbündels mit geneigtem Winkel zur Ablagefläche steht.

13. Verfahren nach Ansprüchen 1-9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Einzeldepots ellipsenförmig ist.

14. Verfahren nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des auf den Prallkörper auftreffenden Fadenbündels und die Drehachse des Prallkörpers nicht zusammenfallen und

die Drehachse des Prallkörpers nicht senkrecht zur Ablagefläche steht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß sich die Drehachse des Prallkörpers innerhalb des Fadenkegels befindet.

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16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehachse des Prallkörpers außerhalb des Fadenkegels befindet.

17. Verfahren nach Ansprüchen 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper mit einer Drehfrequenz von 0,5-160 Hz, bevorzugt 3-50 Hz, rotiert.

18. Verfahren nach Ansprüchen 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Ablageeinheiten dieselben Bereiche der Ablagefläche bestreichen.

19. Verfahren nach Ansprüchen 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere von benachbarten Ablageeinheiten stammende Fadenbündel in Einzellagen sich gegenseitig abwechselnd übereinander lagern.

20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-19, in welcher die Filamente von einem oder mehreren sich drehenden Prallkörpern, die von den Filamenten nur von einer Seite berührt werden, abgelenkt und aufgespreizt werden, die

dadurch gekennzeichnet ist, daß die rotierenden Prallkörper im Aufprallbereich eben sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, welchen die Drehachsen der Prallkörper mit den Prallflächen bildet, beliebig einstellbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper unterhalb des ebenen Fadenbündelaufprallbereiches wendelflächenartig ausgeführt ist.

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23. Vorrichtung nach Ansprüchen 20-22, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, welchen die Drehachsen der Prallkörper mit der Ablagefläche bilden, 90° beträgt.

24. Vorrichtung nach Ansprüchen 20-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Prallkörper mit der Ablagefläche einen geneigten Winkel bildet.

25. Vorrichtung nach Ansprüchen 20-24, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ablageeinheiten in einer geraden Reihe angeordnet sind.

26. Vorrichtung nach Ansprüchen20-24, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ablageeinheiten in mehreren parallelen Reihen angeordnet sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,daß die einzelnen Ablageeinheiten benachbarter Reihen sich gegenüberstehen oder auf Lücke angeordnet sind.

28. Vorrichtung nach Ansprüchen 26-27, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der Ablageeinheiten bevorzugt quer zur Fortbev/egungsrichtung der Ablagefläche angeordnet sind.

29. Vorrichtung nach Ansprüchen 20-28, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallflächen aller rotierenden Prallkörper bevorzugt immer parallel zueinander stehen.

30. Vorrichtung nach Ansprüchen 20-28, dadurch gekennzeichnet,daß die Prallflächen benachbarter rotierender Prallkörper einen Phasenwinke!unterschied aufweisen, d.h. nicht parallel angeordnet sind.

ORIGINAL INSPECTED

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