Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Nonwovens mit Präge- oder Lochmuster mittels hydrodynamischer Vernadelung

Abstract

 Zur Herstellung eines Lochvlieses mittels einer hydrodynamischen Wasservernadelung ist es bekannt, eine metallene Trommel herzustellen, auf deren Außenumfang plastische Erhöhungen für die späteren Löcher im Vlies hergestellt sind. Da die Herstellung der Nadelwalze aus Metall bei der Vielzahl der Dorne und der entsprechenden Drainagelöcher sehr teuer ist, ist nach der Erfindung vorgesehen, zunächst auf einer Vorrichtung mit einer Laserbrenneinrichtung eine im Querschnitt kreisförmige, allein jedoch instabile Kunststoffhülle beliebiger Länge mit radial nach außen abstehenden plastischen Erhöhungen für das spätere Prägemuster oder für die zu erzielenden Löcher im Vlies herzustellen und rund um die Erhöhungen die Kunststoffhülle durchstoßende Löcher zum Abtransport des zum Vernadeln aufgespritzten Wassers zu brennen. Dann ist die instabile Kunststoffhülle von der Trägereinrichtung beim Brennen zu entfernen und auf eine metallische, in sich stabile Siebtrommel mit gelaserten, gebohrten oder gestanzten Löchern zu ziehen, wobei zuvor auf die Siebtrommel als Unterzug ein gröberes Siebgewebe als Abstandshalter für die Kunststoffhülle aufgezogen ist.

Beschreibung

[0001] Präge- oder Lochmuster sind nach der US-A-37 50 237 oder der EP-A-0 400 249 herstellbar. Nach der US-PS wird das vorgefertigte, zwischen zwei Endlosbahnen gehaltene Vlies radial von außen mit harten Wasserstrahlen zur Herstellung einer Lochstruktur beaufschlagt. Die Vorrichtung besteht aus einer gleichmäßig gelochten Trommel, die rundum von einem Endlossieb bedeckt ist. Das Endlossieb hat offene und geschlossene Bereiche, je nach der gewünschten Loch- oder Prägestruktur. 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 der Trommel verschoben werden. Ein Prägemuster ist auch mit der Vorrichtung nach der EP-Schrift erzielbar, wo die Wasserstrahlen von innerhalb der mit dem Prägemuster versehenen Trommel nach außen gegen das Vlies gespritzt werden. Diese Vorrichtung ist aber für Lochvliese insbesondere mit scharf abgegrenzten Löchern ungeeignet.

[0002] Scharf abgegrenzte Löcher sind nachträglich in ein vorgefertigtes gleichmäßiges Vlies nur mit der Herstellungsart nach den EP-A-0 215 684, 0 223 614 oder 0 273 454 einbringbar. Dort ist jeweils eine Perforiertrommel aus einem glatten Blech mit Drainageöffnungen gebildet, auf der 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 als Drainageöffnungen Löcher im Blech angeordnet sind. Die Wasserstrahlen treffen auf diese vom Vlies umschlungene Trommel radial von außen. In allen Fällen ist die Trommel aus einem metallnen Blech hergestellt, auf das die Dorne oder die sonstigen plastischen Erhöhung nur geschraubt werden können, siehe dazu auch die US-A-3 034 180. Eine solche Trommel aus Metall herzustellen ist sehr aufwendig und damit teuer.

[0003] Es ist seit langem bekannt, Laserbrenneinrichtungen zur Oberflächengestaltung von z. B. Prägetrommeln einzusetzen. Nach der EP-A-0 626 902 wird dieses Verfahren für die Oberlächengestaltung einer Trommel mit einem besonderen Muster aus pyramidenförmigen Domen eingesetzt. Die Trommel ist dort aus mehreren Segmenten zusammengesetzt, die auf einer die Segmente tragenden Stütztrommel angeordnet sind. Es ist auch erwähnt, die Trommel aus einem massiven Mantel herzustellen.

[0004] Zur Herstellung des gewünschten Lochvlieses müssen die Dorne in einem sehr dichten Abstand, zwischen 3 und 10 mm, angeordnet sein, wobei in die Fläche zwischen den Dornen die Abflußbohrungen eingebracht werden müssen. Diese sind zwischen 1 - 2 mm im Durchmesser herzustellen, damit die Fasern beim Wasserstrahlen nicht in diese Öffnungen hingeschwemmt werden. Es ist deshalb sehr schwer, wenn nicht unmöglich eine massive, in sich stabile Trommel ähnlich der nach der EP 0 626 902 mit den Bedingungen der genannten Art herzustellen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln, mit der die Herstellung einer Trommel für die Erzeugung von Lochvliesen oder auch für Prägetrommeln leichter und damit preiswerter möglich ist.

[0006] Unter Ausnutzung des bekannten Herstellungsverfahren einer Oberfläche mit einer Laserbrenneinrichtung so wie sie auch in der EP-A-0 626 902 beschrieben ist, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß auf einer Vorrichtung mit einer Laserbrenneinrichtung eine im Querschnitt kreisförmige, allein jedoch instabile Kunststoffhülle beliebiger Länge mit radial nach außen abstehenden plastischen Erhöhungen für das spätere Prägemuster oder für die zu erzielenden Löcher im Vlies hergestellt und rund um die Erhöhungen die Kunststoffhülle durchstoßende Löcher zum Abtransport des zum Vernadeln aufgespritzten Wassers gebrannt werden, dann die instabile Kunststoffhülle von der Trägereinrichtung beim Brennen entfernt und auf eine an sich bekannte metallische, in sich stabile Siebtrommel mit gelaserten, gebohrten oder gestanzten Löchern gezogen wird, wobei zuvor auf die Siebtrommel wie bekannt als Unterzug ein gröberes Siebgewebe als Abstandshalter für die Kunststoffhülle aufgezogen wird.

[0007] Die mit diesem Verfahren hergestellte Konstruktion besteht dann aus einer metallischen, in sich stabilen Siebtrommel mit aufgezogenem Siebgewebe zur Abstandserzeugung und als drittem Mantel aus einer auf dieses Siebgewebe aufgezogenen in sich labilen Kunststoffhülle, die auf einer Laserbrenneinrichtung sowohl mit Entwässerungslöchern als auch außen mit radial abstehenden plastischen Erhöhungen versehen ist. Das gröbere Siebgewebe zur Abstandserzeugung für bessere Durchströmung ist auch in der Wasserstrahltechnik bekannt, siehe dazu z. B. die US-A-5 042 722. Neu ist aber dieses Siebgewebe jetzt mit einer rundum nahtlosen Kunststoffhülle, wie Schlauch zu beziehen, die sehr dünn und damit labil hergestellt ist und jetzt rundum einen festen Halt hat.

[0008] Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

Im Querschnitt eine durchlässige, unter Saugzug stehende Walze zur Herstellung eines Lochvlieses mit der Walze außen zugeordneten Düsenbalken und

Fig. 2

der Mantel der Walze nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

[0009] 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 dazu laufenden 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 unmittelbar zugeordnet sind. Der jeweilige Düsenbalken 3 ist achsparallel zur Trommel 1 angeordnet und an seiner der Trommel 1 zugeordneten Unterseite mit einem hier nicht dargestellten Düsenstreifen zum Austritt der Wasserstrahlen 4 versehen.

[0010] Die Trommel 1 besteht gemäß Fig. 1 aus einer nahtlosen Trommelwandung 5, die dünn und insbesondere bei Verwendung von zum Lasern geeignetem Kunststoff instabil ausgebildet ist. Diese Trommelwandung 5 weist gemäß Fig. 4 auf der Außenseite eine Vielzahl von plastischen Erhöhungen, wie Dorne 6 auf. Die Dorne 6 sind umgeben von Drainageöffnungen 7. Die Vielzahl der Dorne 6 wird mittels computergesteuerten Laserstrahlen aus dem Vollen des Materials der Wandung 5 herausgebrannt. Anschließend oder zur gleichen Zeit sind die Bohrungen 7 einzubringen, die die Dorne 6 rundum umgeben.

[0011] Eine solche aus einem harten, aber laserbaren Kunststoff hergestellte Hülle in einer Arbeitsbreite beliebiger Länge ist dann auf eine stabile Siebtrommel 11 aufgezogen, auf die aber vorher ein gröberes Siebgewebe 12 zur Abstandserzeugung zwischen Wandung 5 und Siebtrommel 11 aufgebracht ist. Damit ist die labile Wandung 5 rundum und auch in radialer Richtung fest und unverrückbar gehalten. Wie üblich ist die Siebtrommel 11 zum Absaugen des aufgespritzten Wassers unter Saugzug gesetzt, wozu im Inneren der Trommel 1 ein Saugrohr 8 zentrisch angeordnet ist, das zur Siebtrommel 1 sich erstreckende Saugschlitze 10 aufweist, denen wiederum die Wasserbalken 3 zugeordnet sind.

[0012] Die zur Herstellung der Kunststoffhülle notwendige Laserbrenneinrichtung ist in der Zeichnung nicht dargestellt, sie ist an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung. Wesentlich ist nur, daß auf der der Laserbrenneinrichtung zugeordneten Trommel aus z. B. GFK über eine Trennschicht ein Kunststoff aufgebracht ist, der mit dem Laser so bearbeitet werden kann, daß die Wandungen der plastischen Erhöhungen glatt und die Ebene zwischen den Erhöhungen ebenfalls glatt ausgebildet ist. Ggf. kann man nach der Herstellung auf die Oberfläche der Hülle noch eine Gleitschicht z. B. aus Teflon aufbringen, um eine leichtere Ablösung des Faservlieses von der mit den Wasserstahlen mit hohem Wasserdruck beaufschlagten Trommel zu ermöglichen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer drehbare gelagerten durchlässigen Trommel zum Erzeugen von hydrodynamisch vernadelten Nonwovens mit radial von außen auf das auf der Trommel aufliegende Nonwoven auftreffenden harten Wasserstrahlen, wobei das Nonwoven nach der Wasserstrahlbehandlung mit einem Prägemuster und/oder sogar mit scharf abgegrenzten Löchern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Vorrichtung mit einer Laserbrenneinrichtung eine im Querschnitt kreisförmige, allein jedoch instabile Kunststoffhülle beliebiger Länge mit radial nach außen abstehenden plastischen Erhöhungen für das spätere Prägemuster oder für die zu erzielenden Löcher im Vlies hergestellt und rund um die Erhöhungen die Kunststoffhülle durchstoßende Löcher zum Abtransport des zum Vernadeln aufgespritzten Wassers gebrannt werden, dann die instabile Kunststoffhülle von der Trägereinrichtung beim Brennen entfernt und auf eine an sich bekannte metallische, in sich stabile Siebtrommel mit gelaserten, gebohrten oder gestanzten Löchern gezogen wird, wobei zuvor auf die Siebtrommel wie bekannt als Unterzug ein gröberes Siebgewebe als Abstandshalter für die Kunststoffhülle aufgezogen wird.

2. Vorrichtung zur Wasserstrahlbehandlung eines Nonwovens mit Prägemuster und/oder Lochmuster mit mindestens einem einer durchlässigen Trommel radial außen zugeordneten Wasserbalken zur Erzeugung der Wasserstrahlen, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer bekannten metallischen Siebtrommel (11) mit aufgezogenem Siebgewebe (12) zur Abstandserzeugung und als drittem Mantel mit einer auf dieses Siebgewebe (12) aufgezogenen in sich labilen Kunststoffhülle (5) besteht, die auf einer Laserbrenneinrichtung sowohl mit Entwässerungslöchern (7) als auch außen mit radial abstehenden plastischen Erhöhungen (6) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenseite der fertig hergestellten Kunststoffhülle (5) eine die plastischen Erhöhungen (6) und die perforierte, glatte Fläche zwischen diesen Erhöhungen (6) umschließende bzw. abdeckende dünne Gleitschicht, z. B. aus Teflon, aufgebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle (5) nahtlos ausgebildet ist.

Zeichnung