用来对行进的无纺布带进行加固的方法和装置以及无纺布.pdf

本发明涉及一种用来加固行进中的无纺布带的方法和装置。为此无纺布带被多个流体流穿过。为了产生表面结构通过一运动的喷嘴箱产生流体流，所述喷嘴箱以一定幅度基本上横向于无纺布带的行进方面往复运动。为了尽管进行加固仍在无纺布带内得到足够的可运动性和足够的容积，按照本发明这样选择流体流往复运动的幅度，即，使通过相邻的流体流产生的在无纺布带上的命中点不与沿行进方向的假想分隔线相交。为此将喷嘴箱往复运动的幅度调整为使其小于一排内两个相邻的喷嘴孔之间的距离的一半。

1.  用来加固行进的无纺布带的方法，在该方法中产生多个流体流，所述流体流按成排的布局横向于无纺布带的行进方向以一定幅度往复运动，基本上垂直地到达无纺布带上并穿过无纺布带的纤维材料，其特征为：这样来选择流体流往复运动的幅度，即，使通过相邻流体流产生的在无纺布带上的命中点不与一沿行进方向的假想的分隔线相交。

2.  按权利要求1的方法，其特征为：流体流的往复运动以小于无纺布带行进速度的导引速度实现。

3.  按权利要求1的方法，其特征为：流体流的往复运动以大于无纺布带行进速度的导引速度实现。

4.  按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为：流体流由水束形成，所述水束以在30bar至600bar范围内的压降通过多个孔径在0.05mm至0.5mm范围内的喷嘴孔产生。

5.  按权利要求4的方法，其特征：所述水束通过多排相互错开设置的喷嘴孔产生。

6.  按权利要求5的方法，其特征为：所述喷嘴孔的排相互独立地往复运动，其中这样来选择所述幅度，即，使无纺布带上的命中点不相交。

7.  用来实施按权利要求1至6之任一项的方法的装置，具有一用来引导无纺布带(3)的导向元件(1)和一在导向元件(1)上方的可运动的喷嘴箱(2)，此喷嘴箱(2)具有多个成排地并排设置的喷嘴孔(8)，所述喷嘴孔基本上横向于行进的无纺布带(3)分布并与一流体源(7)连接，所述喷嘴箱(2)可通过一驱动装置(9)引导横向于无纺布带(3)以一定的幅度(A)往复运动，其特征为：喷嘴箱(2)往复运动的幅度(A)小于在一排中两个相邻的喷嘴孔(8)之间的距离(B)的一半。

8.  按权利要求7的装置，其特征为：导向元件(1)由一受驱动的网带(4)或一受驱动的网辊(13)形成，导向元件(1)配设一可控的、用来调整无纺布带(3)的带速的驱动装置(5)。

9.  按权利要求8的装置，其特征为：网带(4)的带速或网辊(13)的辊圆周速度大于喷嘴箱(2)的导引速度。

10.  按权利要求8的装置，其特征为：网带(4)的带速或网辊(13)的辊圆周速度小于喷嘴箱(2)的导引速度。

11.  按权利要求7至10之任一项的装置，其特征为：相互并排设置在一排中的喷嘴孔(8)在其之间分别形成在1mm至10mm范围内的距离(B)。

12.  按权利要求7至11之任一项的装置，其特征为：喷嘴孔(8)具有在0.05mm至0.5mm范围内的孔径。

13.  按权利要求7至12之任一项的装置，其特征为：流体源提供水，所述水在喷嘴箱(2)的一能够与喷嘴孔(8)连接的压力腔内保持在在30bar至600bar范围内的工作压力。

14.  按权利要求7至12之任一项的装置，其特征为：多个喷嘴孔(8)按多个排分布在一个喷嘴箱(2)上或分布在多个喷嘴箱(2.1、2.2)上，并且相邻排的喷嘴孔(8)相互错开设置。

15.  由多个熔融纺造的纤维组成的无纺布，该无纺布在表面上具有通过流体加固产生的表面结构，其特征为：表面结构由具有之字形结构线(100的线条图案构成，其中结构线没有交叉点。

16.  按权利要求15的无纺布，其特征为：所述表面结构形成一为总面积的5％至50％范围内的加固面积比例。

用来对行进的无纺布带进行加固的方法和装置以及无纺布
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的用来对无纺布带进行加固的方法、一种按权利要求7前序部分的用来实施该方法的装置和按权利要求15前序部分的由多个熔融纺造的纤维组成的无纺布。
背景技术
在制造通过大量纤维的铺放构成的无纺布时已知，应在后续处理过程中对无纺布进行加固，以提高无纺布内的纤维的内聚性。除了化学和热的加固方法以外特别还采用机械加固方法，其中由附加的结构穿过无纺布带，以便使纤维相互缠绕。最近以来，特别是水束针刺作为加固方法具有重要意义。这里在高压作用下产生柱状水束，所述水束基本垂直地到达并穿透无纺布带。这时水束在命中点使纤维压缩和产生涡流变形，从而在无纺布上形成表面(凸凹)结构。在现有技术中已知两种制造这种表面形成结构和加固的无纺布的变型方案。
由DE19828118A1已知借助于水束加固无纺布的方法和装置，其中在用来引导无纺布带的导向无件上方设置一带多个喷嘴孔的喷嘴箱。将喷嘴箱可以这样运动地保持在无纺布带上方，即，通过喷嘴箱的驱动装置可实现基本上横行于无纺布带的运行方向的往复运动。通过设置在喷嘴箱下侧上的喷嘴孔由高压分别产生一水束。这里，喷嘴孔的数量、喷嘴孔布局及喷嘴箱的往复运动设计成，使得形成尽可能均匀的、光滑无纺布带形式的封闭的表面结构。但是这种具有面形的表面结构的无纺布由于缺少容积区域完全不适于用来容纳添加剂，例如浸渍剂。
由US4,069,563已知另一种用来加固无纺布带的方法和装置。这里在喷嘴箱上形成的喷嘴孔相对于无纺布带保持静止。喷嘴箱以一定距离固定在导向元件上方。这里通过喷嘴箱和喷嘴孔产生的水束基本上垂直地到达行进的无纺布带的，从而在无纺布带上形成线形的表面结构。根据喷嘴孔数量和布局的不同可以按照要求在无纺布内加固较小或较大的面积比例。但是这种无纺布有这样的缺点，即线形的表面结构导致无纺布不均匀的强度。已经确定，与横向方向(CD)相比，无纺布带在本领域也称为机器方向(MD)的行进方向上具有明显较高的强度。特别是在制造具有小的加固面积比例的膨松的无纺布时，这种强度差显著地加剧。
发明内容
现在本发明的目的是，提供一种所述类型的用来行进中的无纺布进行加固的方法以及用来实施该方法的装置，用所述方法和装置可制造具有尽可能均匀的面特性和大容积(膨松性)的面积区的、表面形成结构的无纺布带。
本发明的另一个目的是，提供一种具有线形的表面结构和尽可能高的强度的无纺布。
所述目的通过具有权利要求1的特征的方法，通过具有权利要求7的特征的装置和具有按权利要求15的特征的无纺布来实现。
本发明有利的改进方案由相应从属权利要求的特征和特征组合确定。
本发明的特征为，用于加固无纺布而形成的线形表面结构基于多个相互并排地设置的、倾斜分布的结构线。因为在制造纤维无纺布时通常形成沿无纺布带行进方向布置的纤维走向，可以通过倾斜分布的结构线形成这样的加固的面积区，所述面积区导致形成既沿纵向又沿横向的纤维涡流变形。因此形成基本上与在无纺布上的牵引方向无关的均匀分布的强度。本发明的另一个优点是，尽管有加固的表面结构，纤维在无纺布内仍具有大的运动自由度。为此，在本发明的方法中，这样选择流体流往复运动的幅度，即，使得由相邻的流体流产生的在无纺布带上的命中点(构成的线)不与一假想的分隔线相交。因此，在无纺布内产生的加固的表面区表现为基本上均匀的纤维涡流变形和缠结。有利地在无纺布带内避免了线形的表面线束具有双重涡流变形的的重叠部和交叉点。
根据喷嘴孔的数量和喷嘴孔的布局，在无纺布带内的(凸凹)结构线可以设计成相对于无纺布带行进方向具有不同的倾斜角。为了实现结构线尽可能为锐角的倾斜分布，这样的方法变型方案是特别优选的，在该方案中，流体流的往复运动以小于无纺布带的行进速度的(往复运动的)导引速度进行。因此在单位时间内无纺布运动得比横向运动的流体流快。
对于产生较大倾斜的结构线的情况，优选采用和这样的方法变型方案，在该方案中，流体流的往复运动以大小无纺布带的行进速度的引导速度进行。通过选择结构线的倾角可以有利地控制沿行进方向(MD)的强度与沿横向(CD)的强度之间的强度比。因此，通过改变倾角可以在无纺布上产生特殊效果。
本发明的方法优选以水束作为流体流工作，由多个孔径在0.05mm至0.5mm范围内的喷嘴孔以在30bar至600bar范围内的压降产生所述流体流。
这里水束通过一排或多排相互错开设置的喷嘴孔产生，从而既可以选择结构线的宽度也可以选择结构线的数量。
在采用多个相互独立运动的、用于加固无纺布带的喷嘴排，这样来选择喷嘴排运动的幅度，即，使无纺布带表面上的结构线不产生交叉点。
本发明的装置的特征在于，为了加固无纺布带，可以在喷嘴孔之间形成较大的距离，从而可保持喷嘴孔的数量相应地小，以形成具有相同强度的常见的表面形成结构的无纺布。这里可以实现在30％范围内的能量和水的节约。
但是按本发明的装置还适合于，形成以均匀强度实现的高强度无纺布。本发明的目的通过本发明的装置这样来实现，即喷嘴箱的往复运动的幅度小于一排中相邻喷嘴孔之间的距离的一半。由此一方面避免结构线不希望的重叠，另一方面保证在结构线之间有足够的未加固面积区的区域，所述区域使得纤维在无纺布内有充分的可运动性。
为了在形成无纺布带上的表面结构时形成具有之字形(折线形)结构线的任意线条图案，优选采用本发明的装置这样的改进方案，在这种方案中，导向元件和喷嘴箱通过可单独控制的驱动装置驱动。这里，导向元件通过一受驱动的网带或受驱动的网辊构成。这样，可以采用可选的用来制造加固无纺布带的装置方案。
在一第一变型方案中，带的带速或辊的辊圆周速度大于喷嘴箱的引导速度。
但是为了在无纺布带内得到尽可能平坦地分布的结构线，采用这样的改进变型方案，在这种方案中带的带速或辊的辊圆周速度小于喷嘴箱的导引速度。
已经证明，为了加固常见的无纺布带，喷嘴孔这样的布局就已经得到令人满意的结果，在这种布局中，在一排中并排设置的喷嘴孔具有10mm的距离。根据对无纺布带要求的不同喷嘴孔之间的距离可减小到1mm。
这里可由具有在0.05mm至0.5mm范围的孔径的喷嘴孔产生流体流。
原则上可采用水束或空气束作为流体流。但是优选通过流体源提供水，所述水在喷嘴箱可与喷嘴孔连接的压力腔内保持在在30bar至600bar范围内的工作压力。因此也可以有利地加固较厚的无纺布带或多层无纺布带。
为了在无纺布带内产生尽可能宽的结构线或密的结构线布局，按照本发明一种有利的改进方案，可在一个喷嘴箱上按多个排或在多个喷嘴箱上分布地设置多个喷嘴孔。这里相邻排的喷嘴孔最好相互错开。
本发明的无纺布的特征特别在于，在各个方向上均匀的强度，特别是在横向(CD)上提高的强度。这里可以在无纺布内实现较大的未加固的面积区，所述面积区使得可以用作用于沥青的基体材料或用于清洁织物、过滤器或衣物中。因此在无纺布内膨松的未加固区域允许容纳结合剂、浸渍剂或其它添加剂。
但是也可以在未加固的区域内仅嵌入简单的气垫，以加大无纺布的容积。因此本发明的无纺布有利地使大容积特性与高强度相结合。
按照本发明无纺布一种有利的改进方案，通过表面结构加固的面积比例与无纺布总面积相比限制在5％至最大50％内。
附图说明
下面借助于本发明的装置的几个实施例参照附图详细说明本发明的方法。
其中：
图1示出本发明的装置的第一实施例的示意图。
图2示出本发明的无纺布一个实施例的示意俯视图。
图3示出喷嘴箱的一个实施例的示意俯视图。
图4示出成排布局的多个相邻喷嘴孔的示意图。
图5示出按双排布置的多个喷嘴孔的示意图。
图6示出在形成结构线时的速度分布的示意图。
图7示出喷嘴箱的另一个实施例的示意俯视图。
图8示出本发明装置另一实施例的示意横向剖视图。
具体实施方式
图1中以一示意图示出本发明的用来实施按本发明的加固行进中的无纺布带方法的装置。此实施例具有一用来引导无纺布带3的导向元件1。这里导向元件1由一网带4组成，该网带最好设计成环形带并通过一带驱动装置5以规定的带速驱动，网带4设计成可透气或透水的。由多个铺放的纤维构成的无纺布带3放置在网带4的表面上。
在导向元件1上方距无纺布带3较小的距离处设置一喷嘴箱2。喷嘴箱2基本上横向地在无纺布带3的宽度上延伸。可运动地保持喷嘴箱2，并通过一驱动装置9以规定的幅度使其往复运动。喷嘴箱2基本上横向于(垂直于)无纺布带3的行进方向运动。
在喷嘴箱的下侧上，按成排的布局，以相互间隔一定的距离设置多个喷嘴孔(这里未示出)。每个喷嘴孔通过一压力腔与流体输入部7连接，通过流体输入部7给喷嘴箱2输入流体，优选是水，所述流体以高压保持在喷嘴箱内的压力腔内，并通过喷嘴箱下侧上的喷嘴孔作为多个流体流输出。在图1中在喷嘴箱2下侧上从喷嘴孔中喷出的流体流具有附图标记6。
在运行时，通过图1中所示的装置由多个穿过无纺布带的流体流对行进中的无纺布带连续地进行加固。为此通过网带4以规定的行进速度输送无纺布带。无纺布带由大量细纤维或纤维段组成，它们例如在一熔融纺造过程中制成并形成无纺布带。为了进行加固，通过喷嘴箱2产生多个流体流6，所述流体流基本上垂直地到达无纺布带3上并穿过无纺布带3的纤维材料。这时出现各个纤维条的涡流变形和缠结，所述涡流变形和缠结改善纤维的内聚度，并由此导致无纺布带3拉伸强度的提高。为了使沿也称为机器方向(MD)的纵向的拉伸强度尽可能均匀地分布，喷嘴箱2以一定幅度往复运动，从而流体流6分别在无纺布带3内产生一之字形结构线10。无纺布带3得到线形的表面结构，在所述表面结构中，多个之字形结构线10相互平行分布。
图2中示意示出一本发明的以图1中所示的实施例制造的无纺布带的俯视图。无纺布在图2中以一局部用示意性的俯视图示出。
无纺布3在表面上具有线形的表面结构。表面结构由多个平行分布的结构线10构成。结构线10在无纺布内的面积比例构成在无纺布内加固的面积比例。结构线10之外的区域构成无纺布内的开放的面积11。为了获得与总面之比为50％，尤其是70％的开放面积11最小比例，在无纺布内包含相互离开一定距离的结构线10，其中在形成加固部时，这样选择流体流往复运动的幅度，即，使得通过相邻的流体流产生的在无纺布带上的命中点不与一沿MD方向的假想分隔线交叉。在图2中机器方向MD和横向CD用箭头表示。
对于本发明方法和装置的进一步说明参看图3和4。图3中示出喷嘴箱下侧的一个局部，图4中示出无纺布带的一局部的俯视图。
在图3中所示的喷嘴箱2在其下侧上具有多个在一排中并排地设置的喷嘴孔8。喷嘴孔8相互以一定的距离B在喷嘴箱2上加工出来。每个喷嘴孔8与一压力腔连接，在该压力腔中保持处于高压下的流体，优选是水，使得从每个喷嘴孔8内产生一柱状的流体流。喷嘴孔8具有一在0.05mm至0.5mm范围内的孔径。根据喷嘴孔8的孔径和无纺布的材料厚度通过在30bar至600bar范围内的压降产生流体流。
如图4中所示，每个流体流6在无纺布带3上导致形成一结构线10，在图4中示出三条并排相邻的流体流。为了加固无纺布带3，喷嘴箱2以一幅度基本上横向于无纺布带的行进方向往复运动。在图4中以标记字母A表示幅度，其中流体流6从中间位置出发以幅度A往复运动，因此总的运动路程等于两倍幅度。两束相邻流体流之间的距离以标记字母B表示。为了得到具有较大开放面积的膨松(大容积)的无纺布的特征，喷嘴箱2往复运动的幅度A这样调整，即，使相邻结构线10不与假想分隔线15相交。为此幅度A调整到不超过相邻喷嘴孔8之间的距离B的一半的数值。从而有：
A≤B/2
相邻喷嘴孔之间的距离B在1mm至10mm的范围内。因此喷嘴箱往复运动的幅度在0.5mm至5mm的范围内调整。但是较大的距离B优选与较小的幅度A组合。
图5中以一局部俯视图示出无纺布带的另一个实施例。这里无纺布带3上的表面结构通过两个独立引导的、分别具有一排喷嘴孔8的喷嘴箱2.1和2.2形成。喷嘴箱2.1和2.2上的喷嘴孔8相互错开设置并分别产生一流体流6，所述流体流在无纺布3表面上在命中点处形成一结构线10。流体流6的结构线10是之字形的，其中流体流6以小于一排中的两个喷嘴孔之间的距离的幅度往复运动。喷嘴箱2.1和2.2基本上反方向运动，从而无纺布带3上的结构线10形成一菱形图案。但是这里在结构线10之间不出现交叉点。
在无纺布带上产生的表面结构基本上由倾斜的结构线10组成，所述结构线倾斜于机器方向(MD)分布。这里结构线10的倾斜度数取决于无纺布带3的行进速度和喷嘴箱2的导引速度之间的速度比。这里原则上可以区分为两种用来在无纺布带3上产生结构线10的方法方案。为此在图6中示意性示出速度向量v_D和v_B。对于按图1的实施例标记字母v_D表示喷嘴箱2的导引速度。这里无纺布带3的行进速度通过标记字母v_B表示，它代表网带4的带速。
在图6左半部示出的第一种情况下，网带4的带速调整到高于喷嘴箱2沿横向的导引速度。速度向量v_D和v_B相互正交，其中向量v_B的长度较大。用这种设置在无纺布带3上产生的结构线10由两个向量端部的连线表示。这里在无纺布带3的机器方向MD和结构线10之间形成一小于45°的倾斜角。
为了产生较平坦的用来加固无纺布带的结构线，提高喷嘴箱2的导引速度或降低网带4的带速。在这种情况下速度向量v_D较大，从而速度向量v_D和v_B端点之间的连线形成一平坦分布的结构线，所述结构线以大于45°的倾斜角出现。因此可通过调整带速或喷嘴箱的导引速度形成用来加固无纺布的结构线，该结构线既影响在无纺布内沿机器方向MD的强度又影响沿横向CD的强度。这里原则上在＞45°角度范围内的结构线造成较高强度。
对于通过表面结构确定的加固面积区应具有最多为50％的数量级的情况，表面结构的线条图案优选通过多排按短的距离相互错开设置的在喷嘴箱上的喷嘴孔实现。在图7中示出一喷嘴箱2的下侧。这里喷嘴箱2具有喷嘴孔8紧密相邻的排，所述相互排保持这样错开的距离，即，使通过喷嘴孔8产生的流体流相互接触并产生一宽带的结构线。因此通过加入另外的喷嘴孔可以产生宽带的线条图案。
在图8中以示意行横向剖视图示出用来实施本发明的方法的本发明装置的另一实施例。该实施例具有一网辊13作为用来使无纺布带3运动的导向元件1。网辊13通过这里未示出的驱动装置以规定的圆周速度驱动，从而通过网辊13的部分圆周以一行进速度引导贴靠着被引导的无纺布带3。为了引导无纺布3在输入区内设置一卷绕辊12，在输出区内设置一输出辊14。在卷取辊12和输出辊14之间给网辊13配设一喷嘴箱2，该喷嘴箱以较短的距离固定在网辊13上方。喷嘴箱2在其下侧上具有两排喷嘴孔，通过喷嘴孔产生多个流体流6。为此喷嘴箱2通过一流体输入管7与流体源连接，网辊13具有一流体可通过的外壳面，从而通过喷嘴箱2的喷嘴孔产生的流体流可穿透无纺布带3，为了产生带之字形结构线的线条图案喷嘴箱2进行振动式的往复运动，这里对在网辊13圆周上行进的无纺布带3进行加固的功能与上述实施例相同，这里参照上述说明，不再详细解释。
在图1和8中所示的本发明装置的实施例优选用液态流体例如水工作。但在原则上也存在采用气态流体来使无纺布中的各纤维产生涡流变形和加固的可能性。为此这里优选采用本发明这样的装置和方法来制造无纺布，其中表面结构形成为总表面的5％至最大50％的加固面积比例。从而可以制造应用范围较宽的大容积无纺布。无纺布开放的面积比例特别适于形成添加剂(存储部)，例如粘合剂或浸渍剂或形成简单的空气存储部。此外通过没有结构线交叉点的之字形表面结构可以沿机器方向和横向都实现均匀的强度。可以避免表面结构中的不规则性。与普通的直线线条图案相比，用本发明的方法可以在减小30％的线条密度的情况下达到同样的强度值。因此可以减少与无纺布带的宽度相比喷嘴孔的数量，从而可以显著节省能量和流体。在一种实施例中无纺布带通过具有多个直径为0.12mm的喷嘴孔的喷嘴箱加固。喷嘴孔相互具有一10mm的距离。喷嘴箱以75Hz的频率和2.5mm的幅度往复运动。用这样加固的无纺布具有＜80％开放面积，其中之字形结构线形式的加固面积比例在无纺布整个表面上均匀分布。
附图标记表
1导向元件        2喷嘴箱
3无纺布带        4网带
5带驱动装置      6流体流
7流体输入管      8喷嘴孔
9驱动装置        10结构线
11开放面积       12卷取辊
13网辊           14输出辊
15分隔线