專利名稱：材料幅面的針刺方法以及相應(yīng)的裝置和它的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料幅面(如薄膜、無紡布)的針刺方法，以及實施該方法的裝置。
在生產(chǎn)和加工無紡布或?qū)訅翰牧蠒r，可以采用機械措施，通常使用針刺、空氣射流或水射流。這種處理方式的例子有無紡布的預(yù)先壓實或把多層無紡布疊合成層壓材料。這種處理方法是普遍的，例如在《無紡布》(出版者Luenenschloss/Albrecht，Georg ThiemeVerlag(1982))一書的“無紡布強化”一章中作了敘述。
除了無紡布的強化，在對無紡布作另外的處理時，使用針刺也是已知的。
如德國專利DE—Cbm—82—11,455上，公開了一種強化無紡布的機器，它的特點是使用帶有針的傳送帶作傳送裝置。
德國專利DE—AS—2,160,209上進一步公開一種熱固定無紡布的方法，在其中，要處理的無紡布通過帶有針的定位輥。
在這些已知的方法和裝置中，針只起傳送材料幅面作用。
使用單個轉(zhuǎn)動的針輥，針刺材料幅面已經(jīng)有了記述。
在德國專利DE—A—2 530 872上描述了一種針輥裝置，它由一個帶毛占針的輥和一個支承輥組成，支承輥帶有耐壓的、邊上可偏轉(zhuǎn)的支承元件。兩個輥子相對轉(zhuǎn)動，紡織物在輥子的針刺區(qū)域被毛占針針刺。使用針輥時人們估計，要針刺的材料幅面在迅速見效的針刺條件下將受到損害。在這個裝置中，在輥子上徑向站立的并與輥子一起轉(zhuǎn)動的針在針腳和針尖之間有不同的圓周速度。因而，當(dāng)針位于以不變的速度運動的材料幅面內(nèi)時，一般來說針是按照進入材料幅面的深度而起不同的作用。
德國專利DE—C—38 22 652上描述了一種針刺裝置，在這個裝置中，唯一的一個針輥一方面繞針輥軸轉(zhuǎn)動，另一方面繞與針輥軸平行的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，畫出一條內(nèi)圓滾線軌跡。用這種裝置只能達(dá)到很小的針刺密度，即單位面積的針刺數(shù)很小。
在傳統(tǒng)的縫紉中，針梁垂直于要縫紉的基片上下運動，針在基片上進出，起著在材料幅面上穿孔的作用；通過針上的倒鉤產(chǎn)生一個線的盤結(jié)。傳統(tǒng)的縫紉機到目前能達(dá)到的最大的生產(chǎn)速度是大約40m/min，主要是受到針梁所能達(dá)到的最大頻率的限制。
本發(fā)明的目的是提供一種材料幅面的針刺方法，這種方法在通常的針刺密度下與傳統(tǒng)的針刺方法比較可顯著地提高生產(chǎn)速度。
本發(fā)明涉及一種材料幅面的針刺方法，其特征在于，材料幅面以預(yù)先給定的速度在許多繞自己的縱軸轉(zhuǎn)動的并垂直于材料幅面的運動方向布置的針輥上行進，材料幅面總是覆蓋住針輥表面的一部分，相對于材料幅面的速度的針輥的圓周速度被調(diào)整到，通過調(diào)整的縱向滯后獲得滿意的針刺尺度。
這里所說的“材料幅面”是這樣一些非織造織物，它在針輥上針的作用下可改變其結(jié)構(gòu)，例如薄膜或者特別是紡織類非織造織物，尤其是無紡布或者包含有化合物的無紡布和由此結(jié)合成層壓材料的非織造織物。
這里所說的“針刺”是指用針輥上的針對前述的材料幅面的處理，在這里材料幅面通過這種處理改變它的結(jié)構(gòu)。例如，屬于針刺處理的有薄膜或紡織類的非織造織物的穿孔、開縫，以及特別是紡織類的非織造織物的線的機械纏結(jié)和連接，例如象無紡布或包含有層壓材料的無紡布。針可以是光滑的或者帶有倒鉤的。
如上所述，在給定針輥轉(zhuǎn)速時，在針輥上徑向站立的針在徑向延伸上有不同的速度。因而，位于針輥針刺區(qū)域的、以給定速度行進的材料幅面在厚度上出現(xiàn)不同的變形，變形由在這個位置的針和材料幅面之間的相對速度引起。
在沿著針輥的傳送中，材料幅面的行進方向進一步變化，由此針和材料幅面之間的相對速度也發(fā)生變化。結(jié)果，在材料幅面沿著針輥行進中，在材料幅面的某一位置對材料幅面起作用的力發(fā)生變化。
本發(fā)明的方法的依據(jù)是，把由針的運動和材料幅面的運動之間的相對速度在材料幅面上引起的力調(diào)到可獲得滿意的針刺效果上。
在本發(fā)明的方法的一個最佳實施例中，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n的選定要使針輥的圓周速度Vnadel符合至少位于材料幅面上的、在針腳和針尖之間區(qū)域的那個位置和在材料幅面的速度Vmat的進針和退針之間的區(qū)域的那個位置。
一個更佳的實施例是，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n的選定要使針輥的圓周速度Vnadel符合至少位于材料幅面上的、在針腳和針尖之間區(qū)域的和在材料幅面的速度Vmat的進針和退針之間的中間的那個位置。
在本發(fā)明的方法的另一個實施例中，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)、材料幅面的速度Vmat和材料幅面在針輥上的包纏角α的選定要使產(chǎn)生出一個作為在針插入材料幅面的位置上、針尖的圓周速度Vnspe和材料幅面速度Vmat之間的矢量差的針的插入速度Vrele，它的方向在針插入材料幅面的位置垂直于材料幅面的運動方向。
在類似的方式中，當(dāng)然要考慮針從材料幅面退出時的情況。在這種情況下，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n、材料幅面的速度Vmat和材料幅面在針輥上的包纏角α的選定要使產(chǎn)生出一個作為在針退出材料幅面的位置上、針尖的圓周速度Vnspe和材料幅面速度Vmat之間的矢量差的針的退出速度Vrele，它的方向在針退出材料幅面的位置垂直于材料幅面的運動方向。
在本發(fā)明的方法的另一個最佳實施例中，許多繞自己的軸轉(zhuǎn)動的、半徑為r的針輥，在半徑為R的圓上運轉(zhuǎn)。
在此，材料幅面是這樣運行的，它能沿著大約一半的與針輥相切的圓運行的路程與針輥接觸。
通過以行星運動的形式的這種針輥運動方式，針輥能以簡單的方式滾壓在材料幅面上；由此可實現(xiàn)對針腳和針尖之間的不同的滾壓速度的運動學(xué)上的補償。
借助于針輥的行星運動產(chǎn)生出一系列設(shè)計參數(shù)，它們可以有效地解決縱向滯后、針腳密度和生產(chǎn)速度問題。通過針輥軸相對材料幅面運動的相反發(fā)向的運動，可以達(dá)到，在比材料幅面的速度高的圓周速度下，針輥在針的插入時保持與材料幅面運動同步。
由于與材料幅面有關(guān)系的針輥的滾壓運動，針是按照插入深度以不同的圓周速度插入材料幅面。圓周速度應(yīng)盡可能地適應(yīng)材料幅面的轉(zhuǎn)送速度。如果這兩種速度存在著大的差距，將導(dǎo)致滯后或材料幅面的損害。因此，最好力求針的插入運動盡可能垂直于材料幅面的運動發(fā)向。
本發(fā)明的方法提供了這種可能性。在滾壓和連續(xù)的針刺過程中，針的運動和材料幅面的運動之間的相對速度不依賴于針插入材料幅面的深度，而是使針的運動在材料幅面運動方向上的分量與材料幅面的速度之差朝著零減小。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，許多繞自己的縱軸轉(zhuǎn)動的、半徑為r的針輥，在半徑為R的圓上運轉(zhuǎn)，針輥的旋轉(zhuǎn)方向與針輥軸的旋轉(zhuǎn)方向相反并且材料幅面的速度Vmat、半徑為r的針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n和針輥軸在半徑為R的圓形軌道上的轉(zhuǎn)數(shù)N的選定要符合關(guān)系式(I)Vmat＝2×π×r×n－2×π×(r＋R)×N(I).
本發(fā)明將在附

圖1至4中作詳細(xì)說明。
圖1表示了實施本發(fā)明的方法的裝置的橫截面，該裝置同樣是本發(fā)明的對象。
圖2表示了圖1所示的裝置的局部。
圖3表示了用圖1所示的裝置針刺時的速度關(guān)系。
圖4最后表示了在針刺預(yù)先強化了的無紡布時本發(fā)明的裝置的使用。
圖1所示的裝置包括許多半徑為r的針輥(1)和許多支承輥(2)，針輥以相互交替著布置成圓形，它們各自可繞自己的縱向軸(3、4)轉(zhuǎn)動。針輥以轉(zhuǎn)數(shù)n在半徑R上轉(zhuǎn)動，針輥(1)和支承輥(2)裝在支承盤(5)上，支承盤(5)和針輥(1)各自的轉(zhuǎn)動由沒表示出的驅(qū)動裝置帶動。針輥是由齒輪帶動，材料幅面(9)以速度Vmat沿著針輥和支承輥構(gòu)成的圓形表面行進，根據(jù)本發(fā)明的裝置，材料幅面(9)在進入前和離開后的位置各有一個導(dǎo)向輥(8)。
在圖2中詳細(xì)表示了針輥(1)和支承輥(2)的布置，并且表示了在材料幅面上進針和退針的那一刻的最佳速度關(guān)系。針輥(1)的半徑為r并以轉(zhuǎn)數(shù)n轉(zhuǎn)動，在針輥(1)的徑向上站立著長度為Δr針(只表示出了一部分)。材料幅面(9)以速度Vmat沿著支承輥(2)和針輥(1)運動。繞在針輥(1)上的材料幅面(9)的包纏角α和接觸角β通過改變支承輥(2)的位置可以調(diào)整。
包含著在針輥(1)上的中間點和材料幅面(9)接觸針輥(1)的進入點之間的距離和在針輥(1)的中間點和材料幅面(9)離開針輥(1)的退出點之間的距離的那個角可理解為接觸角2α。
包含著在針輥(1)上的中間點和材料幅面(9)接觸針尖的進入點之間的距離和在針輥(1)的中間點和材料幅面(9)離開針尖的退出點之間的距離的那個角可理解為接觸角2β。
針輥(1)的驅(qū)動軸(3)以半徑R和轉(zhuǎn)數(shù)N作圓周運動。
上邊的敘述得出關(guān)系式(1)Vmat＝2×π×r×n－2×π×(r＋R)×N(I)從這個關(guān)系式可以算出在預(yù)先給出的材料幅面的速度Vmat和選定的轉(zhuǎn)數(shù)N下的最佳的針輥轉(zhuǎn)數(shù)n，其結(jié)果為n＝[2×π×(R＋r)×N＋Vmat]/2×π×r(II)通過改變不同的參數(shù)可以獲得不同的針刺密度或者材料幅面的縱向滯后。
屬于這些參數(shù)的有，例如半徑R、針輥的直徑和數(shù)目，包纏角α以及接觸角β、轉(zhuǎn)數(shù)n和N。
在一個最佳實施例中，使用了八個半徑r為200mm的針輥，它們在半徑R為800mm的圓上運動。在圖2中表示了包纏角2α為22.5°的布置。
當(dāng)材料幅面的速度為每分鐘100米，轉(zhuǎn)數(shù)N為每分鐘10時，按照前面的關(guān)系式(II)相應(yīng)地針輥轉(zhuǎn)數(shù)n為每分鐘129.6。
由此產(chǎn)生的在進針和退針點上的速度關(guān)系同樣可以從圖2中所表示的矢量圖上看到。由針尖速度Vnadel和材料幅面速度Vmat產(chǎn)生的相對速度Vrele和Vrela在這里可以從矢量圖中導(dǎo)出為每秒1030mm。
由于在按本發(fā)明的方法所表示的方案中，Vrele和Vrela垂直于材料幅面的速度，因而在進針和退針點沒有相對的提前和落后，因而也沒有滯后。當(dāng)與針輥外切的圓上的材料幅面的最大包纏角為157.5°時(在包纏區(qū)內(nèi)有3個針輥和4個支承輥)，針輥在材料幅面上有5.83個滾壓接嵌，當(dāng)針之間的距離為10mm時，在材料幅面的縱向上，針刺密度為3.74mm。
如果要縱向滯后，在所述的例子中，通過轉(zhuǎn)數(shù)n和/或N微小改變就可實現(xiàn)；通過改變包纏角α，例如改變支承輥的徑向位置，也可以達(dá)到。
在圖3A/B中詳細(xì)地表示了包含在圖2中的、在進針位置的、兩個實施形式的矢量圖。從中可以看到，針尖速度Vnspe本身是一個相對運動，它是由以圓周速度Vnadel運動的針輥的轉(zhuǎn)動n和以圓周速度Vpl運動的針輥軸的轉(zhuǎn)數(shù)N合成的。在圖3中表示了當(dāng)總是相同的每分鐘100m的材料幅面速度Vmat和不同的速度Vpl和Vnspe時的速度關(guān)系。在兩個所表示的方案中，人們注意到，在針尖的圓周速度Vnspe和材料幅面速度Vmat之間的矢量差，在針扎進材料幅面的那一點產(chǎn)生了一個針的插入速度Vrele，它的方向在針扎入材料幅面的那一點垂直于材料幅面的運動方向。圖3中上面的矢量圖表示了針刺時的速度關(guān)系，在這里n＝197.58/min，N＝20/min；圖3中下面的矢量圖表示了針刺時的速度關(guān)系，在這里n＝129.577/min，N＝10/min。
在圖4中表示了用本發(fā)明的裝置對加固的無紡布的針刺。一個在帶輪(11)之間運轉(zhuǎn)的、沒有表示出來的無紡布生產(chǎn)裝置的傳送帶(12)，把一個沒有強化的無紡布幅面(13)送入一個預(yù)先強化裝置(14)，例如一個借助水射流預(yù)先強化的裝置。接著在本發(fā)明的裝置(15)中對材料幅面(9)進行針刺。在本發(fā)明的裝置中，材料幅面(9)以半圈沿著在半徑上布置的并轉(zhuǎn)動的針輥(1)和支承輥(2)運動，針輥和支承輥繞它們自己的軸轉(zhuǎn)動并以與它們自己的軸相反的轉(zhuǎn)動方向運動。在材料幅面運動時，當(dāng)然可以從外部通過已知的導(dǎo)引裝置，例如循環(huán)運轉(zhuǎn)的帶子，對針刺過程進行支持。針刺過的無紡布接著進入沒有表示出的烘干器和纏繞機。在預(yù)先強化裝置(14)和本發(fā)明的裝置(15)之間裝有各自的導(dǎo)向輥(16、17、18)，在這里導(dǎo)向輥(17)還附加有一個吸水裝置。
在所說明的實施例中，可以用下面的參數(shù)進行運轉(zhuǎn)無紡布的速度100m/min沿著本發(fā)明的裝置的無紡布的半徑R＋r1000mm轉(zhuǎn)動速度N20/min(相當(dāng)于外表面速度125.66m/min)針輥的半徑r200mm針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n179.58/min(相當(dāng)于外表面速度225.67m/min)針長12mm(相應(yīng)地針尖在圓周上的線速度為139.21m/min)。
權(quán)利要求
1.一種材料幅面的針刺方法，其特征在于，材料幅面以預(yù)先給定的速度在許多繞自己的縱軸轉(zhuǎn)動的并垂直于材料幅面的運動方向布置的針輥上行進，材料幅面總是覆蓋住針輥表面的一部分，相對于材料幅面的速度的針輥的圓周速度被調(diào)整到，通過調(diào)整縱向滯后獲得滿意的針刺尺度。
2.按照權(quán)利要求1所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n的選定要使針輥的圓周速度Vnadel符合至少位于材料幅面上的、在針腳和針尖之間區(qū)域的那個位置和在材料幅面的速度Vmat的進針和退針之間的區(qū)域的那個位置。
3.按照權(quán)利要求1所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n的選定要使針輥的圓周速度Vnadel符合至少位于材料幅面上的、在針腳和針尖之間區(qū)域的和在材料幅面的速度Vmat的進針和退針之間的中間的那個位置。
4.按照權(quán)利要求1所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n、材料幅面的速度Vmat和材料幅面在針輥上的包纏角α的選定要使產(chǎn)生出一個作為在針插入材料幅面的位置上、針尖的圓周速度Vnspe和材料幅面速度Vmat之間的矢量差的針的插入速度Vrele，它的方向在針插入材料幅面的位置垂直于材料幅面的運動方向。
5.按照權(quán)利要求1所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n、材料幅面的速度Vmat和材料幅面在針輥上的包纏角α的選定要使產(chǎn)生出一個作為在針退出材料幅面的位置上、針尖的圓周速度Vnspe和材料幅面速度Vmat之間的矢量差的針的退出速度Vrele，它的方向在針退出材料幅面的位置垂直于材料幅面的運動方向。
6.按照權(quán)利要求1所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，許多繞自己的軸轉(zhuǎn)動的、半徑為r的針輥，在半徑為R的圓上運轉(zhuǎn)。
7.按照權(quán)利要求6所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，針輥的旋轉(zhuǎn)方向與針輥軸的旋轉(zhuǎn)方向相反并且針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n和針輥軸的轉(zhuǎn)數(shù)N的選定要使針輥的圓周速度Vnadel符合至少位于材料幅面上的、在針腳和針尖之間區(qū)域的那個位置和在材料幅面的速度Vmat的進針和退針之間的區(qū)域的那個位置。
8.按照權(quán)利要求6所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，材料幅面是這樣運行的，它能沿著大約一半的與針輥相切的圓運行的路程與針輥接觸。
9.按照權(quán)利要求6所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，許多繞自己的縱軸轉(zhuǎn)動的、半徑為r的針輥，在半徑為R的圓上運轉(zhuǎn)，針輥的旋轉(zhuǎn)方向與針輥軸的旋轉(zhuǎn)方向相反并且材料幅面的速度Vmat、針輥的轉(zhuǎn)數(shù)n和針輥軸的轉(zhuǎn)數(shù)N的選定要符合關(guān)系式(1)Vmat＝2×π×r×n－2×π×(r＋R)×N(1).
10.按照權(quán)利要求6所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，附加有許多繞自己的縱軸轉(zhuǎn)動的支承輥并且在圓上運轉(zhuǎn)，針輥和支承輥相互交替布置。
11.按照權(quán)利要求6所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，未強化的無紡布在一個預(yù)先強化裝置中進行處理，接著按照權(quán)利要求6進行針刺。
12.按照權(quán)利要求11所述的材料幅面的針刺方法，其特征在于，用水射流進行預(yù)先強化。
13.一種針刺材料幅面(9)的裝置，包括許多針輥(1)，針輥繞自己的縱軸(3)轉(zhuǎn)動而它們的縱軸(3)在一個圓形軌道上運行。
14.按照權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，該裝置包括許多附加的繞自己的縱軸(4)轉(zhuǎn)動的支承輥(2)，而它們的縱軸(4)在一個圓形軌道上運行并且針輥(1)和支承輥(2)相互交替布置。
15.按照權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，支承輥(2)可在半徑方向上移動。
16.按照權(quán)利要求13所述的裝置，它用于對材料幅面，特別是對無紡布或?qū)訅翰牧线M行針刺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種材料幅面的針刺方法，其特征是，材料幅面以預(yù)先給定的速度在許多繞自己的縱軸轉(zhuǎn)動的并垂直于材料幅面的運動方向布置的針輥上行進，材料幅面總是覆蓋住針輥表面的一部分，相對于材料幅面的速度的針輥的圓周速度被調(diào)整到，通過調(diào)整縱向滯后獲得滿意的針刺尺度。實施該方法的裝置包括許多作行星輪運動的針輥(1)和支承材料幅面(9)的支承輥(2)，它們相互交替布置。本方法有很高的針刺速度。
文檔編號D04H1/46GK1115806SQ9510810
公開日1996年1月31日 申請日期1995年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月30日
發(fā)明者漢斯·于爾根·普魯夫 申請人:赫徹斯特股份公司