VERFAHREN UND KALANDER ZUM BEHANDELN EINER BAHN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Kalander nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

[0002] Der Ausdruck "Behandeln" soll alles umfassen, was mit einer durch die Einwirkung einer heißen Gravurerhebung an einem Vlies aus thermoplastischen Fasern einhergehenden lokalen Plastifizierung bzw. Verschmelzung erreichbar ist, also insbesondere eine thermische Verfestigung des Vlieses durch lokales Verkleben der Fasern (DE-OS 1 808 286, US-PS 3 478 141), aber auch einer Perforationsbildung unter Schmelzen der unter einer Gravurerhebung gelegenen Faserzone und Verdrängen der geschmolzenen Masse, z.B. mit dem Kalander nach der DE 34 16 004 A1.

[0003] Eine Gravurwalze aus Stahl und eine glatte Gegenwalze aus Stahl laufen hierbei mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit um und bilden ein Walzenpaar, durch das ein Vlies aus thermoplastischem Fasern hindurchgeleitet wird. Die Erhebungen der Gravur liegen mit ihren Stirnseiten gegen die Gegenwalze an und schmelzen, da beheizt, die dazwischen eingeklemmten Anteile des Vlieses an oder auf und binden das Vlies durch Verschweißung der Fasern oder verdrängen die geschmolzene Masse an den Rand der Stirnseite der Gravurfläche. Dort erstarrt das geschmolzene thermoplastische Material und bildet Verbindungszonen, die durch das Verdrängen gebildete Lochungen umranden und das Vlies gleichzeitig stabilisieren.

[0004] Nach dem Verlassen des Walzspalts ist die Bahn des Vlieses bei allen diesen Verfahrensweisen durch die vielen zu kompaktem Material zusammengeschmolzenen Bereiche ziemlich steif und brettig.

[0005] Aus der WO 98/07907 ist es bekannt, ein durch "flash spinning" hergestelltes Vliesgebilde anschließend mechanisch weich zu machen, ohne daß angegeben wäre, wie dies im einzelnen vonstatten gehen soll.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Stand der Technik so weiterzuentwickeln, daß ein in der geschilderten Weise "behandeltes" Vlies aus thermoplastischen Fasern einen in vielen Fällen erwünschten weicheren Griff bekommt.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

[0008] Durch das Brechen werden die starren Bereiche, die durch das lokale Plastifizieren bzw. Schmelzen des thermoplastischen Kunststoffs zustandekommen, zerkleinert. Dadurch vermindert sich der brettige Griff des Vlieses erheblich. Damit das thermoplastische Material des Vlieses spröder und der Brechwirkung besser zugänglich wird, wird die Bahn des Vlieses nach dem Verlassen des Walzspalts und vor dem Brechen positiv gekühlt.

[0009] Als "positive" Kühlung soll eine solche mittels einer Kühlvorrichtung verstanden werden, im Gegensatz zur bloßen Abkühlung durch Abgabe von Wärme an die Umgebung.

[0010] Anspruch 2 gibt die Erfindung in ihrem apparativen Aspekt wieder.

[0011] Eine erste Ausführungsform einer Brecheinrichtung ist in Anspruch 3 wiedergegeben.

[0012] Ihr Vorteil besteht darin, daß die beiden Walzen des Kalanders und die Brecheinrichtung zu einem einheitlichem Aggregat integriert sind.

[0013] Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung nach Anspruch 4 im Hinblick auf die über die Bahnbreite erzielbare Gleichmäßigkeit der Behandlung des Vlieses im Walzspalt. Die Abkühlung der Bahn erfolgt hierbei auf dem Umschlingungsweg der nicht beheizten oder sogar gekühlten Gegenwalze.

[0014] Alternativ kann die Brecheinrichtung mehrere quer zur Bahn angeordnete Rollen umfassen, um die die Bahn zickzackförmig geleitet ist (Anspruch 5).

[0015] Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Bahn vor dem Passieren des Kalanders thermisch verfestigt wird (Anspruch 6), damit die Fasern des Vlieses vor dem Einlaufen in den Walzspalt nicht mehr lose, sondern zu einer geometrisch definierten Struktur zusammengefaßt sind. Dadurch wird einem unerwünschten Anhaften einzelner Fasern an der heißen Gravurwalze und einem Verkleben derselben mit thermoplastischem Material vorgebeugt.

[0016] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

[0017] Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Kalanders zur Durchführung einer Behandlung im Sinne der Erfindung;

[0018] Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Walzenspalts des Kalanders der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

[0019] Fig. 3 zeigt eine Fig. 1 entsprechende Ansicht eines die Erfindung verwirklichenden, um eine Brechwalze erweiterten Kalanders;

[0020] Fig. 4 zeigt eine entsprechende Ansicht eines Kalanders mit einer anderen Brechvorrichtung.

[0021] Fig. 1 und 2 stellen ein spezielles Beispiel eines Kalanders dar, bei welchem die an der Bahn 20 des Vlieses 20 ausgeübte Behandlung eine Perforation ist.

[0022] Der in Fig. 1 wiedergegebene Kalander umfaßt eine Gravurwalze 1 aus Stahl und eine Gegenwalze 2, die auf einem zylindrischen Walzenkörper 3 einen harten Kunststoffbelag 4 von beispielsweise 90 Shore D trägt. Die Walzen 1,2 bilden zwischen sich einen Walzspalt 5, in den eine vorverfestigte Bahn 20 eines aus thermoplastischen Fasern bestehenden Vlieses V eingeleitet wird. Da es auf die Einleitung eines über die Bahnbreite gleichmäßigen Liniendrucks in dem Walzspalt 5 sehr ankommt, ist mindestens eine der beiden Walzen 1,2 als durchbiegungssteuerbare Walze ausgebildet. Die Walzen 1,2 sind an ihren Enden in einem Maschinengestell gelagert und werden in Pfeilrichtung gegeneinander gedrückt.

[0023] Die im Sinne der Pfeile 6 mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden Walzen 1,2 berühren einander im Walzspalt 5. Der Kunststoffbelag 4 der Gegenwalze 2 hat eine glatte zylindrische Oberfläche 7. Die Gravurwalze 1 trägt über ihre ganze Oberfläche gleichmäßig und mustermäßig verteilte Gavurerhebungen 8, deren äußeren Stirnflächen 9 in einer Zylinderfläche 10 gelegen sind. Die Gravurerhebungen 8 haben in dem Ausführungsbeispiel einen rautenförmigen Querschnitt, in einer Tangentialebene der Zylinderfläche 10 gesehen, und die größte Abmessung des Querschnitts beträgt einige wenige Millimeter, z.B. 2 mm. Die lichten Abstände zwischen den einzelnen Gravurerhebungen 8 liegen in der gleichen Größenordnung.

[0024] Das Vlies V ist vorverfestigt, damit die Fasern zusammengehalten werden und nicht vorzeitig und einzeln mit der auf 220°C beheizten Oberfläche der Gravurwalze 1 in Berührung kommen. Beim Umlauf der Walzen 1,2 im Sinne der Pfeile 6 und der Vorwärtsbewegung des Vlieses V im Sinne des Pfeiles 11 wird das Vlies V zwischen der Stirnseite der Gravurerhebung 8' und dem Umfang 7 der Walze 2 komprimiert, und es wird Wärme aus der Gravurerhebung 8' in das Vlies V übertragen, wodurch dieses in der Umgebung der Gravurerhebung 8' zu erweichen und zu schmelzen beginnt, was in Fig. 2 durch die gepunktete Wiedergabe der entsprechenden Querschnittsbereiche angedeutet sein soll. Dabei strömt die Wärme nicht etwa in größerer Menge aus dem der Stirnfläche 9' der Gravurerhebung 8' vorgelagerten Bereich des Vlieses V in den Kunststoffbelag 4 ab, weil dieser eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist und in der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit ein wesentlicher Abtransport nicht möglich ist.

[0025] Die Gravurerhebung 8'' hat schon die engste Stelle des Walzspalts 5 erreicht und liegt mit ihrer Stirnseite 9'' praktisch an dem Außenumfang 7 des Kunststoffbelages 4 an. Das geschmolzene Material der Zone 12 ist durch den Druck der Gravurerhebung 8'' zwischen deren Stirnseite 9'' und dem Außenumfang 7 des Kunststoffbelages 4 verdrängt worden und bildet einen die Gravurerhebung 8'' umgebenden kompaktierten Ring 13 in dem Material des Vlieses V. Zwischen der Stirnseite 9'' und der Umfangsfläche 7 verbleibt kein Vliesmaterial mehr, so daß dort eine Perforationslochung 14 entsteht, die von dem kompaktierten Ring 13 umgeben bleibt, der nicht wieder zusammenfließt, sondern die gebildete Perforationslochung frei läßt, wenn sich die Gravurerhebungen 8 wieder aus den gebildeten Perforationslochungen 14 herausbewegen, wie es auf der rechten Seite der Fig. 2 ersichtlich ist.

[0026] Der jeweilige kompaktierte Ring 13 ist ein starres Flächenelement, welches dem Vlies V nach der Abkühlung unter den Erweichungsbereich des thermoplastischen Materials eine Brettigkeit bzw. einen harten Griff verleiht, der in vielen Fällen unerwünscht ist.

[0027] Um dem zu begegnen, ist gemäß Fig. 3 das Walzenpaar der Fig. 1 durch eine Brechwalze 15 mit einem Kunststoffbelag 16 von z. B. weniger als 60 Shore D ergänzt, die an der Gegenwalze 2 auf der der Gravurwalze 1 gegenüberliegenden Seite anliegt und das in dem Walzspalt 5 perforierte Vlies bricht, um die durch die Perforationslochungen 14 umgebenden Ringe 13 aus verdrängtem geschmolzenen Material zu zerbrechen, die starren Zonen innerhalb des Vlieses zu verkleinern und auf diese Weise die nach dem Verlassen des Walzspalts 5 bestehende Brettigkeit des Vlieses herabzusetzen. Das Brechen erfolgt in dem Walzspalt 25, nach dem die Bahn des Vlieses 20 auf dem Wege um die unbeheizte Gegenwalze 2 genügend abgekühlt ist. Die Walzen 1 und 15 sind, wie durch die Pfeile angedeutet, durchbiegungssteuerbar und spannen die Gegenwalze 2 zwischen sich ein. Auf diese Weise ist die Behandlungswirkung über die Breite der Bahn besonders gleichmäßig.

[0028] In Fig. 4 ist eine Ausführungsform wiedergegeben, in welcher dem Walzenpaar 1,2 eine Kühlstrecke 17 nachgeschaltet und die Brecheinrichtung separat ausgebildet ist. Das Vlies V wird nach dem Verlassen des Walzspalts 5 aus einer Düseneinrichtung 18 mit Kühlluft beblasen, um die Plastizität des Vlieses von der darin gebildeten Ringe 13 um die Perforationen 14 wesentlich herabzusetzen. Die Bahn des Vlieses V passiert anschließend einen Satz von vier einander parallelen, quer zur Bahn umlaufenden, in Laufrichtung des Vlieses V in geringem Abstand aufeinanderfolgenden Rollen 19 geringen Durchmessers, die in dem Ausführungsbeispiel in einer Ebene angeordnet sind und über die das Vlies V im Zickzack geführt ist, so daß durch die Hinund Herbiegung eine Brechwirkung eintritt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Behandeln einer Bahn (20) aus einem Vlies (V) aus thermoplastischen Fasern unter der Einwirkung von Druck und Wärme mittels einer umlaufenden beheizten Gravurwalze (1) aus Stahl, und einer damit zusammmenwirkenden Gegenwalze (2), bei welchem die Bahn (20) durch den Walzspalt (5) zwischen der Gravurwalze (1) und der Gegenwalze (2) hindurchgeleitet wird und dabei an den Stellen der Gravurerhebungen (8) lokale Plastifizierungen bzw. Verschmelzungen in dem Vlies erzeugt werden,
   dadurch gekennzeichet,
   daß die Bahn (20) nach dem Verlassen des Walzspalts positiv gekühlt und die nach dem Verlassen des Walzspalts (5) erstarrten Plastifizierungen bzw. Anschmelzungen des Vlieses (V) gebrochen werden.

2. Kalander zum Behandeln einer Bahn (20) aus einem Vlies (V) aus thermoplastischen Fasern unter der Einwirkung von Druck und Wärme,

mit einer umlaufenden beheizten Gravurwalze (1) aus Stahl,

mit einer damit zusammenwirkenden Gegenwalze (2),

mit Mitteln zum Hindurchleiten der Bahn (20) durch den Walzspalt (5) zwischen der Gravurwalze (1) und der Gegenwalze (2)

und mit Mitteln zum Gegeneinanderpressen der Gravurwalze (1) und der Gegegenwalze (2) derart, daß die Gravur in der Bahn (20) beim Passieren des Walzspaltes (5) in dem Vlies (V) an den Stellen der Gravurerhebungen (8) lokale Plastifizierungen bzw. Anschmelzungen des Vlieses (V) erzeugt,

   dadurch gekennzeichnet,
   daß dem Walzspalt (5) eine Einrichtung zur positiven Kühlung der Bahn (20) und dieser eine Einrichtung zum Brechen der nach dem Verlassen des Walzspaltes (5) erstarrten Plastifizierungen bzw. Anschmelzungen nachgeschaltet sind.

3. Kalander nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Einrichtung eine dritte Walze (15) umfaßt, die mit den Walzen (1,2) einen Dreiwalzenkalander bildet und unbeheizt oder sogar gekühlt ist.

4. Kalander nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die drei Walzen (1,2,15) mit ihren Achsen in einer Ebene liegen und die beiden äußeren Walzen (1,15) als durchbiegungssteuerbare Walzen ausgebildet sind, die die mittlere Walze (2) zwischen sich einspannen.

5. Kalander nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Einrichtung dicht aufeinanderfolgende einander parallel quer zur Bahn (20) angeordnete Rollen (19) umfaßt, um die die Bahn (20) zickzackförmig geleitet ist.

6. Kalander nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß ihm eine Einrichtung zur Vorverfestigung der Bahn (20) des Vlieses (V) vorgeschaltet ist.

Claims

1. A method whereby a web (20) of a nonwoven (V) made of thermoplastic fibres is processed, with application of pressure and heat, by a rotating heatable engraved steel roll (1) and a co-operating mating roll (2), wherein the web (20) is conveyed through the nip (5) between the engraved roll (1) and the mating roll (2) and the engraved projections (8) locally plasticise or melt the nonwoven,
   characterised in that
   the web (20) after leaving the nip is positively cooled and the plasticised or melted parts of the nonwoven (V) after leaving the nip (5) are broken.

2. A calender for processing a web (20) of nonwoven (V) made of thermoplastic fibres with application of pressure and heat,

comprising a rotating heated engraved steel roll (1),

a co-operating mating roll (2),

means for conveying the web (20) through the nip (5) between the engraved roll (1) and the mating roll (2) and

means for pressing the engraved roll (1) and the mating roll (2) together so that when the web (20) runs through the nip (5) the engraving locally plasticises or melts the web (V) at the engraved projections (8),

   characterised in that
   the nip (5) is followed by a means for positively cooling the web (20), which is followed by a means for breaking the solidified plasticised or melted parts after leaving the nip (5).

3. A calender according to claim 2,
   characterised in that
   the device comprises a third roll (15) which forms a three-roll calender with the rolls (1, 2) and is unheated or even cooled.

4. A calender according to claim 3,
   characterised in that
   the axes of the three rolls (1, 2, 15) lie in one plane and the two outer rolls (1, 15) are controlled-deflection rolls and clamp the middle roll (2) between them.

5. A calender according to claim 2,
   characterised in that
   the device comprises rollers (19) disposed transversely to the web (20) and closely following and parallel to one another, and the web (20) is conveyed in a zigzag round them.

6. A calender according to any of claims 2 to 5,
   characterised in that
   it is downstream of a means for precompacting the web (20) of nonwoven (V).

Revendications

1. Procédé de traitement d'une bande (20) formée d'un non-tissé (V) de fibres thermoplastiques par action de la pression et de la chaleur à l'aide d'un cylindre de gravure (1) tournant, chauffé, réalisé en acier et d'un contre-cylindre (2) coopérant avec celui-ci, la bande (20) étant conduite dans l'intervalle (5) entre le cylindre de gravure (1) et le contre-cylindre (2), pour réaliser des plastifications locales ou des fusions du non-tissé à l'endroit des points des bossages de gravure (8),
caractérisé en ce que
la bande (20), en quittant l'intervalle des cylindres , est refroidie de manière positive et on casse les parties plastifiées ou fondues du non-tissé (V) à la sortie de l'intervalle (5) des cylindres.

2. Calandre pour traiter une bande (20) d'un non-tissé (V) de fibres thermoplastiques sous action de la pression et de la chaleur, comprenant :

- un cylindre de gravure (1) en acier, rotatif, chauffé,

- un contre-cylindre (2) coopérant avec celui-ci,

- des moyens pour conduire la bande (20) dans l'intervalle (5) entre le cylindre de gravure (1) et le contre-cylindre (2) et

- des moyens pour presser l'un contre l'autre le cylindre de gravure (1) et le contre-cylindre (2) pour que la gravure dans la bande (2) au passage de l'intervalle (5) des cylindres, dans le non-tissé (V), génère aux endroits des bossages (8) de la gravure, des parties locales plastifiées ou fondues de non-tissé (V),

caractérisée en ce que
l'intervalle (5) des cylindres est suivi d'une installation de refroidissement positive de la bande (20) et celle-ci est suivie d'une installation pour casser les parties plastifiées ou fondues qui ont durci à la sortie de l'intervalle (5) des cylindres.

3. Calandre selon la revendication 2,
caractérisée en ce que
l'installation comprend un troisième cylindre (15) formant une calandre à trois cylindres avec les cylindres (1, 2) et qui est non chauffé, voire même refroidi.

4. Calandre selon la revendication 3,
caractérisée en ce que
les trois cylindres (1, 2, 15) ont leurs axes situés dans un plan et les deux cylindres extérieurs (1, 15) sont réalisés par des cylindres commandés en flexion, qui enserrent entre eux le cylindre intermédiaire (2).

5. Calandre selon la revendication 2,
caractérisée en ce que
l'installation comporte des rouleaux (19) parallèles, qui se suivent, et disposés transversalement à la bande (20), cette bande (20) entourant les cylindres selon un tracé en zigzag.

6. Calandre selon l'une quelconque des revendications 2 à 5,
caractérisée en ce qu'
il est précédé d'une installation de pré-renforcement de la bande (20) de non-tissé (V).

Zeichnung