Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Filamente aufweisenden Vliesstoffes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filamente aufweisenden Vliesstoffes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen Anspruches.

Aus der US 6 430 788 sowie der EP 1 360 357 B1 sind Herstellungsverfahren für Filamente aufweisende Vliesstoffe unter Verwendung der Wasserstrahlvernadelung bekannt. Mittels eines Spinnverfahrens wird ein Flor von Filamenten auf einer Unterlage erzeugt. Der Flor wird mittels eines Kalanders vorverfestigt, so dass dieses Vor-Spinnvlies durch die weiteren Bearbeitungsstationen transportiert werden kann. Auf dieser dreidimensionalen Unterlage erfolgt die Wasserstrahlvernadelung des Spinnvlieses. Die Wasserstrahlvernadelung ergibt eine Verschlingung der Filamente.

Die DE 198 52 717 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung eines perforierten Vliesstoffes mittels einer Wasserstrahlvernadelung. Die bspw. als Trommelmantel gestaltete Unterlage weist über die Fläche verteilte Entwässern ngsöff- nungen auf. Zusätzlich zu den Entwässerungsöffnungen sind Erhöhungen vorgesehen, welche in Form von Dornen eine dem Vliesstoff zugewandte konvexe Formgebung aufweisen. Diese Dornen ergeben durch die Einwirkung der Wasserstrahlen die Perforation in dem Vliesstoff.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Herstellungsverfahren sowie eine dieses Verfahren durchführende Vorrichtung bereitzustellen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des auf das Herstellungsverfahren bzw. die Vorrichtung gerichteten Anspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist als Herstellungsverfahren vorgesehen, dass das Filamente aufweisende Vlies, das Spinnvlies auf einer dreidimensionalen Unterlage eine Wasserstrahlbeaufschlagung erfährt, also einer Wasserstrahlvernadelung ausgesetzt wird und die Unterlage Entwässerungsöffnungen sowie Erhebungen aufweist, wobei durch die Erhebungen die Filamente vorrangig in Richtung der Dicke des Vlies verschoben werden, also senkrecht zu der Ebene des Vlieses bzw. zu der Ebene der Unterlage.

Die Erhebungen sind derartig gestaltet, in das Vlies einzudringen, ohne dieses lediglich zu durchstoßen. Durch die Formgebung des in das Vlies eindringenden Bereiches werden die Filamente wie bei einer mechanischen Vernadelung in der Tiefe / Dicke des Vliesmaterials miteinander verschlun- gen. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Oberflächenfestigkeit. An der Oberfläche verlaufende Filamente werden durch das Einschieben in das Volumen des Vlies besser fixiert. Filamente verlaufen so nicht mehr über große Strecken an der Vliesoberfläche sondern werden durch das Erfindungsgemäße Verfahren nach Art einer Heftung immer wieder in das Volumen des Flies getrieben und mit den dort verlaufenden Filamenten verschlungen.

Als Erfindungsgemäße Vorrichtung findet eine mit öffnungen versehende Fläche Verwendung, welche die Erhebungen in Form von Stiften aufweist. Die Höhe dieser Stifte beträgt vorzugsweise 0.5 - 1 mm, ebenso deren Durchmesser.

Die Oberfläche, das stirnseitige vorstehende Ende der Stifte ist bevorzugt nach Art von mechanischen Vernadelungsna- deln ausgebildet. Bevorzugt ist der Stirnflächenbereich als eine konkave Struktur ausgebildet, der Randbereich also hö- her als der Mittenbereich. Die Stifte können weiterhin nach Art einer Krone oder eines Kronenringes gestaltet sein.

Durch die bevorzugte Gestaltung der durch die Wasserstrahlbeaufschlagung in das Vliesvolumen getriebenen Stifte wer- den die Filamente im und an der Oberfläche des Vlies nicht im überwiegenden Maße seitlich verschoben, was ein bloßes Durchstoßen des Vlieses zur Folge hätte. Die Strukturierung greift die im Bereich des Stiftes liegenden Filamente und durch den Beaufschlagungsdruck werden diese Filamente in das Vliesvolumen hineingedrückt, wo sich durch die Strahlkraft des Wassers eine Verschlingung mit weiter unter der Oberfläche liegenden Filamenten ergibt.

Bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Vernadelung des Spinnvlies auf einer Trommeloberfläche. Auf einer der Was- serstrahlvemadelung dienenden Trommel mit Absaugung in deren Inneren ist eine Trommelschale aufgezogen, welche neben einer Lochung ebenfalls als Stifte ausgebildete Strukturen aufweist. Der Durchmesser der Löcher liegt in der Grö- ße bis 3 mm - bevorzugt zwischen 1.5 und 2 mm. Der Lochanteil der Trommelschale beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 25%. Dabei sind ein oder mehrere Stifte pro Loch vorgesehen. Die Löcher und oder die Stifte können regelmäßig

oder zufällig (unregelmäßig) über die Trommelfläche verteilt sein.

Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbei- spiels der Erfindung an Hand der Zeichnungen.

Das zu bearbeitende, bahnförmige Spinnvlies 1 wird über ein umlaufendes Zuführband 2 einer Trommel 3 zugeführt. Das Spinnvlies 1 kann hierbei auf einer weiteren Anlage gefertigt worden sein. Auch ist möglich, dass dem Zuführband 2 eine Einrichtung zum Erzeugen eines Spinnvlieses mit einer Spinnvliesablage sowie weiteren Einrichtungen zur Verfestigung (z.B. Kalander) vorgeordnet sind (Fig. 1).

Um den Außenumfang der Trommel 3 ist eine Hülse 4 mit einer dreidimensionalen Struktur aufgezogen. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um eine Hülse 4 mit einer Vielzahl über die Umfangsflächen verteilter öffnungen sowie Erhebungen.

Der Trommel 3 ist eine Einrichtung zur Beaufschlagung der von der Hülse 4 getragenen Bahn in Form eines Düsenbalkens 5 zugeordnet. Der Düsenbalken 5 weist an seiner der Trommel 3 zugewandten Unterseite eine Vielzahl von sich über die Breite der Bahn 1 erstreckende Austrittsöffnungen für unter Druck stehendes Wasser auf. Mit den aus den Austrittsöffnungen austretenden Wasserstrahlen 6 erfolgt die Beaufschlagung der Bahn 1, wodurch die Filamente des Vlies in Richtung der Hülsenoberfläche gedrückt werden. Einrichtun- gen zur Absaugung des durch die öffnungen in der Hülse durchtretenden Wassers im Inneren der Trommel 3 sind an sich bekannt und in der Figur 1 nicht dargestellt.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hülsenstruktur. Die Oberfläche der Hülse 4 weist der Abführung des durch die Wasserstrahlbeaufschlagung zugeführten Wassers dienende öffnungen 7 auf. Der Flächenanteil der öffnungen 7 im Verhältnis zur Gesamtfläche der liegt vorzugsweise zwischen 5 und 25%. Der Durchmesser der öffnungen 7 liegt in der Größenordnung bis 3 mm - bevorzugt zwischen 1.5 und 2 mm.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder öffnung eine als Stift geformte Erhebung 8 zugeordnet, wobei die Höhe sowie der Durchmesser der Erhebungen vorzugsweise 0.5 - 1 mm beträgt. Die Stirnseitige Oberseite 9 der Erhebungen 8 ist konkav gestaltet.

Figur 3 zeigt den Schnitt A - A durch die Hülse 4. Die konkav gestaltete stimseitige Oberseite 9 der stiftartigen Erhebungen 8 weisen eine Randkante auf, durch welche die Filamente des nicht dargestellten Spinnvlies erfasst und in das Volumen des Vlies gedrückt werden. Diese Formgebung der stiftartigen Erhebungen 8 verhindert insbesondere, dass die Erhebungen das Vlies lediglich durchdringen, die Filamente somit im ausschließlich in der Ebene der Oberfläche der Hülse 4 verschoben werden.

Die Figuren 4 a), b) geben weitere Beispiele für die Gestaltung der Erhebungen 8 bzw. der stirnseitigen Oberseiten 9 entsprechend stiftartiger Gebilde. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Erhebungen 8 als Nadeln ausgebildet sind, welche Widerhakenstrukturen 10 aufweisen. Wie bei mechanischen Vemadelungselementen sind diese Nadeln zwei- oder dreikantig ausgebildet (Fig. 4 c)).

Die Figur 5 a) - c) stellt prinzipiell das Wirkprinzip der Erfindung dar. Fig. 5 a) zeigt einen Querschnitt durch das unbehandelte Spinnvlies als ein überwiegend in der Herstellungsrichtung des Spinnvlies verlaufende Schar von Filamenten.

Gemäß Fig. 5 b) erfolgt das Eindringen einer stiftartigen Erhebung 8 in das Spinnvlies 1 durch den Druck der Wasserstrahlbeaufschlagung. Die Wirkung der Wasserstrahlbeaufschlagung ist durch die Pfeile angedeutet. Erkennbar werden einige der Filamente durch die Struktur der Erhebung 8 in das Volumen des Vlieses 1 eingebracht und erfahren somit in einem tieferen Bereich des Vlieses eine Verschlingung. Nach der Wasserstrahlbeaufschlagung entspannt sich der durch die Penetration der Erhebung 8 komprimierte Bereich des Vlieses - ursprünglich im Bereich der Oberfläche des Vlieses verlaufende Filamente wurden in diesem Bereich in das Volumen des Vlieses getrieben und dort verschlungen (Fig. 5 c)).

Bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Bearbeitung des Spinnvlies 1 von beiden Seiten, d.h. das Vlies 1 wird zunächst auf einer ersten Unterlage auf der einen und sodann auf einer zweiten Unterlage auf der anderen Seite beaufschlagt. Dies kann vorzugsweise auf einer Anlage erfolgen, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Das Spinnvlies läuft um zwei Trommeln 3.1 , 3.2, welche jeweils eine entsprechend strukturierte Hülse 4.1 , 4.1 tragen. Den Trommeln 3.1 , 3.2 sind jeweils Düsenbalken 5.1 , 5.2 zugeordnet.

Bezugszeichenliste:

1 Vlies, Spinnvhes

2 Band (Endlosband, Sieb)

3 Trommel

3.1 Trommel

3.2 Trommel

4 Hülse

4.1 Hülse

4.2 Hülse

5 Düsenbalken

5.1 Düsenbalken

5.2 Düsenbalken

6 Wasserstrahl

7 öffnung

8 Erhebung, Stift

9 Oberseite (Erhebung, Stift 8)