DE19755596C1

DE19755596C1 - Perforation of thermoplastic nonwovens

Info

Publication number: DE19755596C1
Application number: DE1997155596
Authority: DE
Inventors: Achim Wandke; Klaus Dettmer; Vladimir Tocaj
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Andritz Kuesters GmbH
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2017-12-16

Abstract

To perforate thermoplastic nonwovens, in a continuous operation, the nonwoven web passes between two rollers (10, 10'). Both rollers (10, 10') have heated ribs (12, 12') round their circumferences with their outer surfaces (3, 3') lying on cylindrical surface lines (4, 4') which lie against each other in operation. At least the outer surfaces (3, 3') of the peripheral ribs (12, 12') have a coating to reduce friction and/or wear, such as of polytetrafluoroethylene.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The invention relates to a method according to the Preamble of claim 1 and a device according to the Preamble of claim 4.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrich tung sind aus der DE 26 14 160 A1 bekannt. Bei der bekann ten Anordnung arbeitet eine Gravurwalze gegen eine glatte Gegenwalze unter Friktion, d. h. die Umfangsgeschwindigkei ten im Walzspalt sind verschieden. Die Gravur der Gravur walze entspricht der Perforation, d. h. die Gravurwalze weist ein Relief in Gestalt gleichmäßig über die Oberflä che verteilter stiftartiger Erhöhungen auf, deren äußeren Begrenzungsflächen in einer Zylinderfläche liegen. Wenn sich im Betrieb eine solche stiftartige Erhöhung der glat ten Oberfläche der Gegenwalze nähert, erfolgen ein Ver dichten des Vliesmaterials und wegen der erhöhten Tempera tur ein Schmelzen des Vliesmaterials im Bereich der äuße ren Begrenzungsfläche der einzelnen stiftartigen Erhöhung. Durch die Friktion kommt es zu einem Aufreißen der ge schmolzenen Vliesstellen und damit zur Bildung einer Per foration.Such a method and such a device device are known from DE 26 14 160 A1. With the known In this arrangement, an engraving roller works against a smooth one Counter roll under friction, d. H. the circumferential speed th in the nip are different. The engraving of the engraving roller corresponds to the perforation, d. H. the engraving roller has a relief in shape evenly over the surface distributed pen-like elevations, the outer Boundary surfaces lie in a cylindrical surface. If such a pen-like increase in glat approaching the surface of the counter roll, a Ver seal the fleece material and because of the increased tempera a melting of the nonwoven material in the area of the outer ren boundary surface of the individual pin-like increase. The friction causes the ge melted fleece spots and thus to form a per foration.

Das bekannte Verfahren funktioniert zwar prinzipiell, doch hat es sich in der Praxis nicht auf breiter Basis einführen können, weil der Verschleiß der nur einen gerin gen, dem Querschnitt der gewünschten Perforationen ent sprechenden stiftartigen Erhöhungen durch die Friktion an der Gegenwalze erheblich ist. Verschlissene stiftartige Erhöhungen vermögen jedoch keine durchgehenden Perforatio nen mehr zu erzeugen. Der Ersatz der mit den stiftartigen Erhöhungen versehenen Gravurwalzen ist kostspielig, weil ihre Herstellung aufwendig ist.The known method works in principle, however, in practice it has not been broad based can introduce because the wear and tear of just one gene, the cross section of the desired perforations speaking pin-like increases due to the friction the counter roll is considerable. Worn pin-like However, increases do not allow continuous perforation to generate more. Replacement of those with pen-like ones Raised engraving rollers are costly because their production is complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art an zugeben, bei denen die Verschleißprobleme vermindert sind.The invention has for its object a Ver drive and a device of the generic type admit where the wear problems are reduced.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge gebene Erfindung in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt und durch die in Anspruch 4 wiedergegebene Erfindung in ihrem vorrichtungsmäßigen Aspekt gelöst.This object is achieved by the in claim 1 given invention in its procedural aspect and by the invention reproduced in claim 4 in its device aspect resolved.

Der Schritt weg von der Kombination Gravurwalze - glatte Walze hat eine wesentliche Bedeutung, insofern das Muster der Gravurwalze dem damit zu erzeugenden Perfora tionsmuster entsprechend und damit zwangsläufig ein Muster von einzelnen stiftförmigen Erhöhungen sein muß, die ent sprechend der Perforation nur einen relativ geringen Quer schnitt haben dürfen und entsprechend anfällig gegen Ver schleiß sind.The step away from the combination engraving roller - smooth Roller has an essential meaning in that the Pattern of the engraving roller and the perfora to be created with it pattern accordingly and thus inevitably a pattern of individual pin-shaped increases must be ent speaking of the perforation only a relatively small cross may have cut and are accordingly susceptible to ver are wear.

Bei der Erfindung hingegen sind nicht mehr einzelne stiftförmige Erhöhungen, sondern Umfangsrippen, d. h. im wesentlichen lineare Erhöhungen vorhanden, die wesentlich stabiler sind als einzelne stiftförmige Erhöhungen und bei denen außerdem das Perforationsmuster nicht ausschließlich durch die Gestaltung der einen Walze unveränderlich vor gegeben ist, sondern im Zusammenwirken der beiden Walzen an den Stellen entsteht, an denen sich im Walzspalt zwei Umfangsrippen genau gegenüberliegen. Je nach dem Verhält nis der Umfangsgeschwindigkeiten kann sich das Perfora tionsmuster auch ändern.In the invention, however, are no longer individual pin-shaped ridges, but circumferential ribs, d. H. in the substantial linear increases exist that are essential are more stable than individual pin-shaped increases and at to which the perforation pattern is not exclusive unchangeable through the design of a roller is given, but in the interaction of the two rollers at the points where there are two in the roll gap Circumferential ribs are exactly opposite. Depending on the ratio Perfora can vary in peripheral speeds change pattern.

Die Arbeitsweise im Einzelfall hängt von dem zu ver arbeitenden Vlies, d. h. von seinem Material, der Feinheit der einzelnen Fäden und der Dicke und Dichte des daraus gebildeten Vlieses ab. Daran sind die Temperatur der Walzen, der Anpreßdruck und die Arbeitsgeschwindigkeit sowie die Friktion anzupassen.The way of working in individual cases depends on the ver working fleece, d. H. of its material, the delicacy of the individual threads and the thickness and density of them formed fleece. This is the temperature of the rollers, the contact pressure and the working speed as well as the Adjust friction.

Walzenanordnungen, bei denen zwei mit Umfangsrippen versehene Walzen zur Behandlung von thermoplastischen Vliesen zusammenwirken, sind für sich genommen aus der DE-OS 16 35 231 bekannt. Hierbei geht es aber nicht um die Erzeugung von Perforationen, sondern um das Verfestigen oder Prägen von bahnförmigen Vliesen, und es findet dem entsprechend keine Friktion statt.Roller arrangements in which two with circumferential ribs Provided rollers for the treatment of thermoplastic Nonwovens interact are taken on their own from the DE-OS 16 35 231 known. But this is not about the Creation of perforations, but about solidification or embossing web-shaped nonwovens, and it finds that accordingly no friction takes place.

Die Friktion hängt ebenfalls vom Einzelfall ab und kann die in den Ansprüchen 2 und 3 wiedergegebenen grund sätzlichen Merkmale aufweisen.The friction also depends on the individual case and can the reason given in claims 2 and 3 have additional features.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Umfangsrippen beider Walzen schraubenförmig ge wendelt (Anspruch 5), wobei damit ein sowohl von null als auch von 90° verschiedener Steigungswinkel der Wendel gemeint sein soll.In the preferred embodiment of the invention the circumferential ribs of both rollers are helical coils (claim 5), thereby a both of zero and also helix angle different from 90 ° should be meant.

Die beiden anderen Alternativen kommen aber ebenfalls in Betracht und sind Gegenstand der Ansprüche 6 und 7.The other two alternatives also come and are the subject of claims 6 and 7.

Bei einer der Walzen kann also der Steigungswinkel der Wendel auch null sein, was eine in einer zur Achse senkrechten Ebene umlaufende Wendel bedeutet, oder aber 90°, was keine eigentliche Wendel mehr ist, sondern achs parallele Rippen bedeutet.In the case of one of the rollers, the pitch angle can the helix can also be zero, one in one to the axis vertical plane revolving spiral means, or else 90 °, which is no longer a spiral, but an axis means parallel ribs.

Eine Beanspruchung der äußeren Begrenzungsflächen durch die aufgrund der unterschiedlichen Umfangsgeschwin digkeiten im Walzspalt sich ergebende Reibung ist auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung noch gegeben. Dies gilt besonders in den Randbereichen, in denen sich zwischen den beiden Walzen keine Vliesbahn befindet. A strain on the outer boundary surfaces due to the different circumferential speeds friction in the roll gap is also a problem given the arrangement according to the invention. this applies especially in the border areas, in which there is between the there is no nonwoven web on both rollers.

Ein zweckmäßiges Mittel, um die Widerstandsfähigkeit der Umfangsrippen gegen diesen Reibungsangriff zu erhöhen, ist eine reibungs- und/oder verschleißmindernde Beschich tung gemäß Anspruch 8.A convenient way to build resilience to increase the circumferential ribs against this frictional attack, is a friction and / or wear reducing coating tion according to claim 8.

Eine derartige Beschichtung kann z. B. aus Polytetra fluorethylen bestehen, welches eine ausreichende Bestän digkeit bei den in Betracht kommenden Temperaturen auf weist. Es kommen aber auch Hartstoffbeschichtungen oder kohlenstoffhaltige, plasmaunterstützt im Vakuum abgeschie dene Beschichtungen in Betracht.Such a coating can e.g. B. from Polytetra fluorethylene exist, which is a sufficient inventory at the temperatures in question points. But there are also hard material coatings or carbon-containing, plasma-assisted shot in vacuum coatings into consideration.

In der Zeichnung sind verschiedene Möglichkeiten in Betracht kommender Anordnungen und Ausbildungen von Um fangsrippen schematisch wiedergegeben.There are various options in the drawing Considering coming arrangements and trainings from Um The ribs are shown schematically.

Fig. 1 bis 6 zeigen jeweils Teilansichten eines Wal zenpaars. Figs. 1 to 6 each show partial views of a whale zenpaars.

Die in der Zeichnung wiedergegebenen Walzenpaare stellen nur Beispiele möglicher Ausführungsformen dar. Die konstruktive Gestaltung der Walzeinrichtung im Einzelnen ist nicht wiedergegeben. Die Umfangsrippen tragenden Wal zen können beide beheizt sein; es kann aber auch ausrei chen, nur eine Walze bis oberhalb des Schmelzpunktes des behandelten Vliesmaterials zu beheizen; die andere Walze nimmt im Betrieb nach einiger Zeit von selbst eine erhöhte stationäre Temperatur an. Die Walzen können auch selbst durchbiegungssteuerbar sein oder mit nicht wiedergegebenen äußeren durchbiegungsgesteuerten Stützwalzen zusammenwir ken. Die Darstellung ist insbesondere hinsichtlich der Abmessungen der Umfangsrippen relativ zum Walzendurchmes ser nicht maßstäblich; die Umfangsrippen werden tatsäch lich wesentlich feiner sein als dargestellt.The roller pairs shown in the drawing represent only examples of possible embodiments constructive design of the rolling device in detail is not shown. The whale carrying the circumferential ribs zen can both be heated; but it can also be enough chen, only one roller up to the melting point of the heat treated nonwoven material; the other roller takes an increased on its own after some time stationary temperature. The rollers can also do themselves deflection controllable or with not reproduced outer deflection-controlled back-up rollers ken. The representation is particularly with regard to Dimensions of the circumferential ribs relative to the roll diameter not to scale; the circumferential ribs become actual Lich much finer than shown.

Bei der Vorrichtung 100 der Fig. 1 besitzt die Ober walze 10 auf einem zylindrischen Walzenkörper 1 Umfangs rippen 12, die schraubenförmig um den zylindrischen Wal zenkörper 1 gewendelt sind und deren äußere Begrenzungs flächen 3 sämtlich auf einer Zylinderfläche 4 liegen, die zu der Walzenachse A konzentrisch ist. In dem Ausführungs beispiel bilden die Umfangsrippen 3 eine mehrgängige Schraube.In the device 100 of FIG. 1, the upper roller 10 on a cylindrical roller body 1 has circumferential ribs 12 , which are helically wound around the cylindrical roller body 1 and whose outer boundary surfaces 3 are all on a cylindrical surface 4 , which is to the roller axis A. is concentric. In the embodiment example, the circumferential ribs 3 form a multi-start screw.

Bei der Unterwalze 10' sind auf dem zylindrischen Walzenkörper 1' ebenfalls schraubenförmig gewendelte Um fangsrippen 12' vorgesehen, deren Außenumfangsflächen 3' sämtlich auf einer Zylinderfläche 4' gelegen sind, die zu der Walzenachse A' konzentrisch ist.In the lower roller 10 'on the cylindrical roller body 1 ' also helically coiled ribs 12 'are provided, the outer peripheral surfaces 3 ' of which are all located on a cylindrical surface 4 'which is concentric with the roller axis A'.

Bei der Vorrichtung 100 der Fig. 1 sind die Steigun gen der schraubenförmig gewendelten Umfangsrippen 12, 12' nach Betrag und Richtung gleich.In the device 100 of FIG. 1, the slopes of the helically coiled peripheral ribs 12 , 12 'are the same in amount and direction.

Die Walzen 10, 10' der Vorrichtung 100 sind in Fig. 1 in voneinander abgehobenem Zustand wiedergegeben. Es ver steht sich, daß die Walzen 10, 10' im Betrieb aneinander anliegen, so daß sich die Zylinderflächen 4, 4' entlang des Walzspalts berühren. Dies gilt auch für die weiteren Aus führungsformen, bei denen funktionell gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind.The rollers 10 , 10 'of the device 100 are shown in a lifted-off state in FIG. 1. It is ver ver that the rollers 10 , 10 'abut each other in operation, so that the cylinder surfaces 4 , 4 ' touch along the roll gap. This also applies to the other embodiments, in which functionally identical parts are identified by the same reference numbers.

Bei der Vorrichtung 200 der Fig. 2 weist die Oberwal ze 20 eine eingängig gewendelte Umfangsrippe 22 auf, deren Breite und gegenseitige Abstände in Richtung der Achse A wesentlich größer sind als die entsprechenden Werte der zweigängigen Umfangsrippe 12 der Unterwalze 20'. Die Stei gung ist aber auch hier wieder bei beiden Walzen 20, 20' nach Richtung und Betrag gleich. Auf den äußeren Begren zungsflächen 3, 3' weisen die Walzen 20, 20' eine rei bungs- und/oder verschleißmindernde Beschichtung 6 auf, die durch die verdickten Umfangslinien angedeutet sein soll. Es versteht sich, daß eine solche Beschichtung auch bei den übrigen Vorrichtungen vorgesehen sein kann.In the apparatus 200 of FIG. 2, the Oberwal ze 20 is a catchy coiled circumferential rib 22 whose width and mutual spacings in the direction of the axis A are substantially larger than the corresponding values of the two major circumferential rib 12 of the lower roll 20 '. The slope is again the same in both rollers 20 , 20 'in terms of direction and amount. On the outer limitation surfaces 3 , 3 ', the rollers 20 , 20 ' have a friction and / or wear-reducing coating 6 , which is to be indicated by the thickened circumferential lines. It goes without saying that such a coating can also be provided in the other devices.

Bei der Vorrichtung 300 der Fig. 3 entspricht die Oberwalze 30 der Oberwalze 10 in Fig. 1. Die Umfangsrippen 32' der Unterwalze 30' jedoch stimmen zwar im Betrag ihrer Steigung, ihrer axialen Breite und ihrem axialen Abstand mit den Umfangsrippen 32 der Oberwalze 30 überein, haben jedoch eine andere Richtung der Steigung, d. h. das Gewin de auf der Unterwalze 30' ist andersgängig als dasjenige auf der Oberwalze 30.In the device 300 of FIG. 3, the top roller 30 corresponds to the top roller 10 in FIG. 1. However, the circumferential ribs 32 'of the bottom roller 30 ' are correct in terms of their pitch, their axial width and their axial spacing with the circumferential ribs 32 of the top roller 30 agree, but have a different direction of the slope, ie the thread de on the lower roller 30 'is different than that on the upper roller 30th

Bei der Vorrichtung 400 der Fig. 4 hat die Oberwalze 40 relativ steil schraubenförmig gewendelte Umfangsrippen 42 größerer Breite und dem gegenüber geringerer axialer Abstände und wirkt mit einer Unterwalze 40' zusammen, die relativ schmale Umfangsrippen 42' geringerer Breite und geringeren axialen Abstandes aufweist, der Gangzahl gegen über der Oberwalze 40 unterschiedlich ist. Bei der Ober walze 40 bilden die Umfangsrippen 42 eine dreigängige Schraube, während die Umfangsrippen 42' eine viergängige Schraube ergeben.In the device 400 of FIG. 4, the upper roller 40 has relatively steeply helically coiled peripheral ribs 42 of greater width and less axial spacing and interacts with a lower roller 40 'which has relatively narrow peripheral ribs 42 ' of smaller width and less axial spacing Number of gears against the top roller 40 is different. In the upper roller 40 , the circumferential ribs 42 form a three-start screw, while the circumferential ribs 42 'result in a four-start screw.

Bei der Vorrichtung 500 der Fig. 5 hat die Oberwalze 50 Umfangsrippen 52 einer relativ großen Steigung, deren axiale Breite und deren axialer Abstand gleich sind. Damit zusammen wirkt eine Unterwalze 50', deren Umfangsrippen 52' tatsächlich in Umfangsrichtung, d. h. parallel zu einer zu der Achse A' senkrechten Ebene verlaufen. Sie haben den Steigungswinkel null.In the device 500 of FIG. 5, the top roller 50 has circumferential ribs 52 of a relatively large pitch, the axial width and the axial spacing of which are the same. Interacting with this is a lower roller 50 ', the circumferential ribs 52 ' of which actually run in the circumferential direction, ie parallel to a plane perpendicular to the axis A '. You have zero pitch.

Bei der Vorrichtung 600 der Fig. 6 wirkt eine Ober walze 60 mit schraubenförmig gewendelten Umfangsrippen 62, die der Oberwalze 10 der Vorrichtung 100 entspricht, mit einer Unterwalze 60' zusammen, bei der die Umfangsrippen einen Steigungswinkel von 90° aufweisen, d. h. achsparallel verlaufen. Diese Ausführungsform kommt aber nur in Be tracht, wenn der Liniendruck im Walzspalt ohne Bahn, d. h. wenn die Walzen 60, 60' in der aus der Zeichnung entnehm baren Weise aneinander anliegen, null ist. Andernfalls "fällt" die Walze 60 in die Zwischenräume zwischen den Umfangsrippen 62' hinein und beginnt die Vorrichtung 600 zu rattern, was zu einer verschleißträchtigen Beanspru chung der Umfangsrippen 62, 62' führen würde.In the device 600 of FIG. 6, an upper roller 60 with helically coiled peripheral ribs 62 , which corresponds to the upper roller 10 of the device 100 , cooperates with a lower roller 60 ', in which the peripheral ribs have a pitch angle of 90 °, ie, run parallel to the axis. However, this embodiment only comes into consideration if the line pressure in the roll gap without a web, ie if the rolls 60 , 60 'abut one another in the manner shown in the drawing, is zero. Otherwise, the roller 60 "falls" into the spaces between the circumferential ribs 62 'and the device 600 begins to rattle, which would lead to wear-prone stress on the circumferential ribs 62 , 62 '.

Claims

1. A method for perforating web-shaped thermoplastic nonwovens in a continuous pass between two rollers forming a nip, at least one of which is heated and which are driven at different peripheral speeds, characterized in that the web of the nonwoven between two rollers ( 10 , 10 ';...; 60 , 60 ') is passed through, both of which have circumferential ribs ( 12 , 12 ';...; 62 , 62 '), the outer boundary surfaces ( 3 , 3 ') of which are in cylindrical surfaces ( 4 , 4 ') lying on each other during operation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the rollers ( 10 , 10 '; ... 60 , 60 ') are driven in such a way that their peripheral speeds in the roll gap have the same direction, but different amounts.

3. The method according to claim 1, characterized in that the rollers ( 10 , 10 ';...; 60 , 60 ') are driven such that their circumferential speeds in the nip have opposite directions.

4. Device for perforating web-shaped thermoplastic nonwovens in a continuous pass between two rolls forming a nip, at least one of which can be heated and which can be driven at different peripheral speeds, characterized in that both rolls ( 10 , 10 ';.. ; 60 , 60 ') have circumferential ribs ( 12 , 12 ';...; 62 , 62 '), the outer boundary surfaces ( 3 , 3 ') of which lie in cylindrical surfaces ( 4 , 4 ') which abut each other during operation .

5. The device according to claim 4, characterized in that the circumferential ribs ( 12 , 12 ';...; 62 , 62 ') of both Wal zen ( 10 , 10 ';...; 60 , 60 ') are helically wound .

6. The device according to claim 4, characterized in that the peripheral ribs ( 52 ) of a roller ( 50 ) helically and the peripheral ribs ( 52 ') of the other roller ( 50 ') parallel to a plane perpendicular to their axis (A ') are arranged.

7. The device according to claim 4, characterized in that the peripheral ribs ( 62 ) of a roller ( 60 ) helically and the peripheral ribs ( 62 ') of the other roller ( 60 ') parallel to their axis (A ') are angeord net.

8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that at least the outer Limitation surfaces ( 3 , 3 ') of the circumferential ribs ( 12 , 12 '; ... 62 , 62 ') a friction and / or wear-reducing Have coating ( 6 ).