[0001] Durch die US-A-47 01 237 ist es bekannt, eine Lochstruktur in ein vorgefertigtes
Vlies zu bringen, indem das ungelochte Vlies mehrfach längs geschlitzt, dann zur Herstellung
der Löcher seitlich gedehnt und in dieser Form durch Wärme fixiert wird. Ein solches
Lochvlies hat zwar scharf abgegrenzte Löcher aber nur wenig seitliche Festigkeit.
[0002] Besser ist in diesem Zusammenhang die Herstellungsart nach der US-A-37 50 237, wonach
das vorgefertigte, zwischen zwei Endlosbahnen gehaltene Vlies mit harten Wasserstrahlen
zur Herstellung der Lochstruktur beaufschlagt wird. Die gewünschte Lochstruktur ist
auf die Endlosbahn, wie Trommel, aufgebracht. Sie besteht aus einer gleichmäßig gelochten
Trommel, die rundum von einem Endlossieb bedeckt ist. Das Endlossieb hat offene und
geschlossene Bereiche, je nach der gewünschten Lochstruktur. Nachteilig an dieser
Herstellungsart der Löcher ist die Tatsache, daß auf diese Weise keine Löcher mit
scharf abgegrenzten Kanten hergestellt werden können und zusätzlich einzelne Vliesfasern
bei der Herstellung der Löcher durch die harten Wasserstrahlen in Richtung des Endlossiebes
verschoben werden und sich dann dort zwischen den Drähten des Siebes verklemmen. Weiterhin
ist die Festigkeit des Lochvlieses nur gering, da die Stege zwischen den Löchern ungleichmäßig
in der Breite sind. Bei genauerer Untersuchung der Vliesstruktur erkennt man dann
noch nachteilige Interferrenzstreifen. Diese rühren von den Löchern in der Trommel
mit dem aufgespannten Sieb und der unveränderlichen Anordnung der Düsenstrahlen im
Düsenbalken her.
[0003] Scharf abgegrenzte Löcher sind nachträglich in ein vorgefertigtes gleichmäßiges Vlies
nur mit der Herstellungsart nach den EP-A-0 215 648, 0 223 614 oder 0 273 454 einbringbar.
Dort ist jeweils eine Perforiertrommel aus einem glatten Blech mit Drainageöffnungen
gebildet, auf dem zwischen den Öffnungen gleichmäßig über die Fläche verteilte plastische
Erhöhungen angeordnet sind. Die plastischen Erhöhungen können aus halbseitig offenen
Sicken bestehen, so daß damit auch gleichzeitig die Drainageöffnungen gebildet sind,
oder aus nach oben spitz zulaufenden, gleichmäßig verteilten Dornen, zwischen denen
die Drainageöffnungen im Blech in Form von Löchern angeordnet sind. Wenn auch mit
dieser Trommel die gewünschten zum Vlies hin scharf abgegrenzten Löcher hergestellt
werden können, so ist doch die Festigkeit eines z. B. kreisförmig ausgestanzten Vliesproduktes
nicht in allen Richtungen gleichmäßig. Die dort vorgeschriebene Lochstruktur, bzw.
die vorgeschriebene Anordnung der plastischen Erhöhungen in Form einer Raute oder
dergleichen verhindert diese Formsteifigkeit. Außerdem können auch hier die gefürchteten
Interferrenzstreifen auf dem behandelten Vlies auftreten, weil die Anordnung der Löcher
im Blech der Trommel mit der zwangsweise festen Anordnung der Düsenlöcher im Düsenbalken
zu den Streifen interferrieren können.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu finden mit der alle
Bedingungen der genannten Art erfüllt werden können. Die Löcher im Vlies sollen nicht
nur scharf abgegrenzt sein, sondern das gelochte Vlies soll insbesondere in alle Richtungen,
nicht nur in der Breite und senkrecht dazu, gleichmäßige Festigkeit haben ― selbstverständlich
vorausgesetzt, daß ein solches gleichmäßig verfestigtes Vlies vor der Herstellung
der Lochstruktur auch angeliefert wurde ― und auch keine Interferrenzstreifen aufweisen.
[0005] Ausgehend von einer Vorrichtung nach der EP-A-0 215 684, nämlich bestehend aus einer
das Vlies tragenden und transportierenden glatten Endlosfläche, die einerseits mit
Drainageöffnungen zum Abtransport der mittels eines Düsenbalkens aus vielen Ausströmöffnungen
mit Hochdruck aufgespritzten Flüssigkeit und andererseits mit auf der Ebene der glatten
Fläche empor stehenden plastischen Erhöhungen zur Herstellung der Perforation im Vlies
versehen ist, besteht die Erfindung darin, daß die Erhöhungen in beiden Dimensionen
ungleichmäßig über die Endlosfläche verteilt sind, sie sollen jeweils mit ungleichmäßigem
Abstand voneinander nach dem Zufallsprinzip (Anwendung eines Zufallsgenerators) deckend
über die ganze das Vlies tragende Fläche verteilt sein. Mit einem Schlag sind damit
alle Probleme beseitigt. Da die Löcher beliebig ungleichmäßig über die Fläche des
Vlieses verteilt sind, kann die höchste Festigkeit des Lochvlieses keine bevorzugte
Richtung haben. Gleichzeitig können auch keine Interferrenzstreifen mehr über die
Breite des Vlieses auftreten, denn die aus dem Düsenbalken austretenden Wasserstrahlen
treffen die plastischen Erhöhungen jetzt immer an einer anderen Stelle. Damit hat
das Bild des Lochvlieses zwar ungleichmäßig verteilte Löcher, diese sind aber über
die Fläche des Vlieses ganz gleichmäßig deckend und beinhalten keinerlei gleichmäßige,
immer wieder auftretende Änderungen, wie Streifen.
[0006] Im allgemeinen wird die glatte endlose Fläche die Form einer Trommel haben, es ist
aber auch ein Endlosband für die Herstellung der Löcher denkbar. Wegen der vielen
über die Fläche der Wandung verteilten, dicht beieinander angeordneten Drainageöffnungen,
wegen der z. B. mit Laserstrahlen erfolgenden Herstellungsart der plastischen Erhöhungen
und auch der Löcher in der Wandung dürfte die glatte Fläche im Querschnitt der Wandung
nur eine gering dimensionierte Dicke haben. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn ― zur
auch notwendigen Absaugung der aufgespritzten Flüssigkeit - beidseitig der auf das
Vlies und damit auf die das Vlies tragenden Fläche auftreffenden Wasserstrahlen auf
der gegenüber liegenden Seite des Bandes oder innerhalb der Wandung der Trommel Gleitlängsschienen
für die Abstützung des Bandes oder der Trommelwandung angeordnet sind. Zwischen den
abstützenden Längsschienen ist dann der Saugzug der Pumpe wirksam.
[0007] Die plastischen Erhöhungen, wie Dorne, sollten je nach Anforderungen aus der Praxis
eine Fläche von 20 bis 50 % im allgemeinen 30 % abdecken. Damit ist dann die offene
Fläche des Vlieses entsprechend groß. Die Drainageöffnungen, die im allgemeinen aus
geborten oder gebrannten Löchern bestehen, sollten einen Durchmesser von 0,5 bis 3
mm im allgemeinen 1, 5 mm aufweisen. Auf diese Weise ist ein schneller Abtransport
der aufgespritzten Flüssigkeit möglich, ohne daß die Fasern des Vlieses in die Löcher
eindringen und sich dort verhaken können.
[0008] Der notwendige Durchmesser der Dorne und auch deren Abstand kann in Abhängigkeit
der von der Industrie gewünschten offenen Fläche (Open Area) mittels der Gleichung

berechnet werden. Dabei steht für O
A die offene Fläche im Vlies aufgrund der Anzahl der Löcher oder der Lochdimension
und -struktur im Vlies, D
⌀ steht für den für die Lochstruktur wirksamen Durchmesser der plastischen Erhöhungen
(Dorne) und D
Abstand für den durchschnittlichen Abstand der Löcher im Vlies oder der Dorne auf dem Endlosband
oder der Trommel. Rund um die Dorne sind dann die Drainageöffnungen in die Wandung
eingebracht, womit die Drainageöffnungen zwar auch ungleichmäßig über die Fläche der
Wandung verteilt sind, aber nicht nach dem Zufallsprinzip wie die Dorne, sondern in
Abhängigkeit der Plazierung der Dorne.
[0009] Im Falle der Verwendung eines Endlosbandes als Trägerelement der Dorne wird das gelochte
Vlies unter einem Winkel in Abhängigkeit der Anordnung einer Abzugseinrichtung und
im Falle der Verwendung einer Trommel als Trägerelement der Dorne wird das fertige
Vlies aus der Rundung der Trommel tangential abgezogen, während die Dorne sich in
derselben Umfangsrichtung weiterbewegen. Bei der Ablösung des Vlieses von der Herstellungsebene
treten Kräfte an den Dornen auf, die die Löcher in ihrer Form verziehen. Um dies zu
vermeiden, sieht die Erfindung in Ausgestaltung der Vorrichtung vor, daß die Flanken
der plastischen Erhöhungen wie Dorne, zumindest in Transportrichtung des Vlieses gesehen
die Außenflanke der jeweiligen plastischen Erhöhung, die Form einer Evolvente hat.
Damit löst sich das gelochte Vlies von den Dornen wie bei miteinander kämmenden Zahnrädern
problemlos.
[0010] Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt.
Es zeigen:
- Fig. 1
- Im Querschnitt eine Walze zur Herstellung eines Lochvlieses,
- Fig. 2
- die Walze nach Fig. 1 mit darüber geführtem Vlies und der Walze zugeordnetem Düsenbalken,
- Fig. 3
- die Draufsicht auf die Wandung der Trommel nach Fig. 1 oder 2 mit einer Vielzahl von
plastisch sich aus der Ebene der Trommelwandung hervorhebenden Dornen, die in einer
ungleichmäßigen Verteilung keinem wiederkehrenden Muster entsprechen, und
- Fig. 4
- in vergrößerter Darstellung und im Querschnitt die Wandung der Trommel im Bereich
eines Dornes.
[0011] Es geht um eine Wasservernadelungsvorrichtung wie sie beispielsweise in der DE-A-197
06 610 dargestellt ist. Dort dient die Vorrichtung zum Einführen eines noch unverfestigten
Vlieses mittels eines tragenden Endlosbandes in den Spalt eines oberhalb dazulaufenden
Endlosbandes und dann rund um eine Trommel, auf der das Vlies dann erstmals mit aus
der Trommel zugeordneten Düsenbalken austretenden Wasserstrahlen vernadelt wird. Eine
solche Vorrichtung ist zu verändern zur Herstellung von scharf abgegrenzten Löchern
in ein bereits verfestigtes oder teilweise verfestigtes Vlies. In der Zeichnung ist
dazu lediglich eine Trommel 1 dargestellt, der weitere Peripherieteile folgen und
vorgeordnet sind, aber wegen der Übersichtlichkeit hier fortgelassen sind. Das im
Grunde fertige und insofern nicht durch ein Endlosband getragene Vlies 2 überläuft
unmittelbar die Trommel 1, der außerhalb ein oder mehrere Düsenbalken 3 gemäß Fig.
2 unmittelbar zugeordnet sind. Der Düsenbalken 3 ist achsparallel zur Trommel 1 angeordnet
und an seiner der Trommel 1 zugeordneten Unterseite mit einem nicht dargestellten
Düsenstreifen zum Austritt der Wasserstrahlen 4 versehen.
[0012] Die Trommel 1 besteht gemäß Fig. 1 aus einer Trommelwandung 5, die dünn und bei Kunststoff
instabil ausgebildet ist, bei der Herstellung aus Metall, wie Messing, kann die Trommelwandung
5 aber auch stabil und selbsttragend sein. Diese Trommelwandung 5 weißt gemäß Fig.
4 auf der Außenseite eine Vielzahl von plastischen Erhöhungen, wie Dorne 6 auf, die
gemäß Fig. 3 in einer völlig ungleichmäßigen Verteilung über die Umfangsfläche der
Trommel angeordnet sind. Die Dorne 6 sind umgeben von Drainageöffnungen 7. Die Anordnung
der Dorne 6 wird mittels eines Zufallsgenerators bestimmt, so daß das Ergebnis eine
nie wiederkehrende Anordnung bringt. Der Abstand der Dorne 6 zueinander ist stets
verändert also ungleichmäßig, wie es auch in der Fig. 4 offenbart ist. Die Vielzahl
der Dorne 6 können nach dieser Anordnung mittels computergesteuerter Laserstrahlen
aus dem Vollen des Materials der Wandung herausgebrannt werden. Anschließend oder
zur gleichen Zeit sind die Drainageöffnungen, wie Bohrungen 7 einzubringen, die die
Dorne 6 rundum umgeben. Der jeweilige Abstand der Bohrungen 7 zu den Abgrenzungen
der Dorne 6 ist ungleichmäßig, wie in Fig. 4 angedeutet, jedoch ist die Anordnung
der Löcher 7 in der Wandung 5 abhängig von der Anordnung der Dorne 6 und insofern
nur sekundär oder gar nicht von einem Zufallsgenerator bestimmt. Das Bild der Löcher
7 rund um die Dorne 6 kann öfter gleich sein, kann ein periodisch wiederkehrendes
Bild offenbaren, wichtig ist nur die ungleichmäßige Anordnung der Dorne 6.
[0013] Die Anzahl der Dorne 6 auf einer definierten Flächengröße und auch der wirksame Durchmesser
der Dorne 6 ist abhängig von der von der Industrie gewünschten offenen Fläche des
Lochvlieses. Diese offene Fläche ist bestimmt durch den Durchmesser der einzelnen
Löcher und deren Anzahl/Flächeneinheit. Je nach vorgelegter Bestimmungsgröße kann
der Rest an Größen berechnet werden unter Zuhilfenahme der Gleichung

, wobei O
A für die offene Fläche im Vlies 2' aufgrund der Anzahl der Löcher oder der Lochdimension
und -struktur im Vlies, und D
⌀ für den für die Lochstruktur wirksamen Durchmesser der Dorne 6 und D
Abstand für den durchschnittlichen Abstand der Löcher im Vlies oder der Dorne 6 auf der Trommel
1 steht.
[0014] Im allgemeinen ist die offene Fläche auf 30 % gewünscht und die Löcher im Vlies mit
einem Abstand von 3 ― 5 mm, jedenfalls kann damit die Anzahl der Dorne 6 pro Fläche
bestimmt und damit der Zufallsgenerator bestückt werden. Die Drainageöffnungen zum
Abtransport der aufgespritzten Flüssigkeit sind dann einzubringen, wobei deren Durchmesser
zwischen 0, 5 und 1,5 mm liegen sollte, damit die Fasern des Vlieses sich nicht in
den Löchern 7 verhaken können. Es ist aber auch möglich, die Lochstruktur im Vlies
mit in den Abmessungen ungleichmäßigen Dornen 6 zu erzeugen, es können also auch dicke
und dünne Löcher im Vlies durch entsprechend dimensionierte Dorne 6 hergestellt werden.
[0015] Aus der Fig. 1 geht die Ausbildung der Dorne 6 wie auch aus der Fig. 4 hervor, sie
erstrecken sich rund um die Trommel 1. Die Ausrichtung der Außenfläche ist nach außen
hin konisch zusammenlaufend. Wie dargestellt ist die Querschnittsform jedoch nicht
kegelförmig, also gleichmäßig spitz zulaufend, sondern die Kontur in der Querschnittslinie
hat die Form einer Evolvente, die abhängig ist vom Durchmesser der Trommel 1. Im Ausführungsbeispiel
sind die Dorne 6 rundum wie eine Evolvente gebogen, wichtig so auszubilden ist aber
nur die in Transportrichtung vorne angeordnete Fläche der Dorne 6, weil hier die beim
Ablösen des gelochten Vlieses 2' von der Trommel 1 entstehenden Dehnungserscheinungen
besonders negativ für die gewünschte scharfe Abgrenzung der Löcher sein kann.
[0016] Die Trommelwandung 5 ist gemäß Fig. 1 auf einer stärker ausgebildeten Walze 8 über
Gleitlängsschienen 9 rundum abgestützt. Die Walze 8 ist gleichzeitig das Saugrohr,
innerhalb dessen also ein Saugzug erzeugt ist, um die aufgespritzte Flüssigkeit 4
aus dem Vlies 2 wieder abzusaugen. Aus diesem Grunde ist der Saugschlitz 10 radial
außen beidseitig von solchen Gleitlängsschienen 9 begrenzt, die auch in Umfangsrichtung
verschieblich auf der Walze 8 angebracht sein können. Die Gleitlängsschienen dienen
hier nicht nur zum Abstützen der Trommelwandung 5, sondern auch zur Abdichtung zum
Saugschlitz 10. Im Falle von mehreren der Trommel 1 zugeordneten Düsenbalken sind
entsprechend auch mehrere Saugschlitze anzuordnen. Die Trommelwandung 5 kann aus Kunststoff,
aus Stabilitätsgründen besser aber aus einem Metall hergestellt sein. Die Gleitlängsschienen
9 können ebenfalls aus beiden Materialien hergestellt sein, jedoch sollte die Paarung
im Werkstoff unterschiedlich sein, so daß stets Metall auf Kunststoff gleitet.
1. Vorrichtung zur Herstellung von perforierten Vliesstoffen (2') mittels hydrodynamischer
Vernadelung, wobei die Perforation aus im wesentlichen schaff abgegrenzten Löchern
im Vlies beliebiger Dimension gebildet ist, bestehend aus einer das Vlies (2) tragenden
und transportierenden glatten Endlosfläche, die einerseits mit Drainageöffnungen (7)
zum Abtransport der mittels eines Düsenbalkens (3) aus vielen Ausströmöffnungen mit
Hochdruck aufgespritzten Flüssigkeit (4) und andererseits mit auf der Ebene der glatten
Fläche empor stehenden plastischen Erhöhungen (6) zur Herstellung der Perforation
im Vlies (2) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (6) in beiden
Dimensionen ungleichmäßig über die Endlosfläche verteilt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (6) jeweils
mit ungleichmäßigem Abstand voneinander nach dem Zufallsprinzip (Anwendung eines Zufallsgenerators)
deckend über die ganze das Vlies (2') tragenden Fläche verteilt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche die Oberfläche
eines endlos umlaufenden Bandes ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche die Außenfläche
einer Trommel (1) ist.
5. Vorrichtung mit einem über die Arbeitsbreite des Vlieses (2) und damit einer Querlinie
der Fläche sich erstreckenden Düsenbalken (3), aus dessen gleichmäßig über seine Länge
verteilten Düsenlöchern die Flüssigkeit (4) gegen das Vlies (2) strömt, nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der auf das Vlies
(2) und damit auf die das Vlies tragenden Fläche auftreffenden Wasserstrahlen (4)
auf der gegenüberliegenden Seite des Bandes oder innerhalb der Wandung der Trommel
(1) Gleitlängsschienen (9) für die Abstützung des Bandes oder der Trommelwandung (5)
angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Gleitlängsschienen
(9) der Saugschlitz (10) einer Walze (8) angeordnet und damit der Saugzug einer Pumpe
auf das aufliegende Vlies (2) wirksam ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlängsschienen (9)
sich auf einer unter Saugzug stehenden, achsparallelen Saugwalze (8) abstützen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Saugwalze (8)
rundum mehr als nur die beiden Längsschienen (9) neben dem Saugschlitz (10) zur vollen
Abstützung der Trommelwandung (5) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Endlosband oder die Trommel (1) aus Kunststoff gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Endlosband oder die Trommel (1) aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 ― 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlängsschienen
(9) aus Kunststoff oder Metall je nach Ausbildung der die plastischen Erhöhungen (6)
tragenden Wandung (5) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
plastischen Erhöhungen (6) auf der Fläche insgesamt 20 - 50 %, vorzugsweise 30 %,
abdecken.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drainagelöcher (7) zwischen den plastischen Erhöhungen (6) einen Durchmesser von 0,5
- 3 mm, vorzugsweise 1,5 mm, aufweisen.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abstände zwischen den plastischen Erhöhungen (6) zwischen 1,5 und 20 mm, vorzugsweise
3 ― 10 mm, liegen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Fläche des Vlieses
(2'), sprich der wirksame Durchmesser der plastischen Erhöhungen (6) zur Herstellung
der Vlieslochstruktur, sich errechnet nach folgender Formel:

wobei
OA = (Open Area) steht für die offene Fläche im Vlies aufgrund der Anzahl der Löcher
oder der Lochdimension und -struktur im Vlies,
D⌀= steht für den für die Lochstruktur wirksamen Durchmesser der plastischen Erhöhungen
und
DAbstand = steht für den durchschnittlichen Abstand der Löcher im Vlies oder der Dorne auf
der Fläche/Trommel.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
plastischen Erhöhungen (6) mit nach oben konisch abnehmendem, ggf. spitz auslaufendem
Ende ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der plastischen
Erhöhungen (6), zumindest in Transportrichtung des Vlieses (2) gesehen die Außenflanke
der jeweiligen plastischen Erhöhung (6), die Form einer Evolvente hat.
18. Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der
Evolvente vom Durchmesser der Trommel (1) oder vom Winkel beim Abzug des gelochten
Vlieses (2') von der Fläche abhängig ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der plastischen
Erhöhungen, wie Dorne (6), abhängig ist vom Trommeldurchmesser, vorzugsweise 1 ― 3
mm beträgt.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
mit den plastischen Erhöhungen (6) und ggf. mit den Drainageöffnungen (7) versehene
Oberfläche des Endlosbandes oder der Trommel (1) mittels eines Gravierlaserstrahls
aus dem Vollen einer Materialschicht herausgearbeitet ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Form, sprich die Querschnittsfläche und/oder der wirksame Durchmesser, der plastischen
Erhöhungen (6) unterschiedlich ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gegen
die Endlosfläche oder die Trommel (1) zur Herstellung der Lochstruktur im Vlies (2')
mehr als ein Düsenbalken (3) gerichtet ist.