CN102187025B - 用于生产除尘无纺网的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产无纺网的设备，其包括：装置(107、108)，其用于使用气流来朝传送机(101)驱动细丝束；以及静电装置(117)，其经布置以便对所述被驱动的束的细丝施加静电力，其特征在于用于从所述驱动气流中去除灰尘的构件(801、804)。

Description

用于生产除尘无纺网的设备

技术领域

本发明涉及用于生产无纺网的方法和设备。更明确地说，本发明用于用具有连续狭槽的拉拽装置来生产纺粘无纺网的方法和设备，但也用于封闭式系统，所述系统具有圆柱形拉拽装置和大体上任何用于通过将静电力施加到由气流携带的一束细丝，之后将所述束细丝以网的形式沉积在传送机上来生产网的装置。 

背景技术

在如图1中简明提出的用于通过纺粘技术生产无纺网的方法中，呈颗粒(101)形式的聚合物在挤出机(102)中熔化，接着以连续热细丝(104)的形式被拉拽穿过板牙(103)。在拉拽期间发射的烟雾由采集装置(105)收集。接着，细丝在装置(106)中借助处于受控温度和速度的气流而冷却，接着被引入到拉拽装置(107)中。所述装置允许将张力施加到细丝，这样就能使分子链定向且获得所要直径。 

在拉拽装置的出口处，通常提供称为成形装置(108)的额外装置，能让细丝沉积在传送带(109)上，以便形成无纺薄片(110)。成形装置的主要功能是降低细丝的速度，使多束细丝以尽可能均匀的方式分散在机器的宽度上，且能在传送机上随机且均匀地沉积。装置(106)、装置(107)和装置(108)形成用于借助于气流使细丝向下移动的装置。 

位于传送机的网下方的进口装置(111)可压制薄片，并将薄片保持在传送机上。无纺薄片随后穿过压制装置(112)和固结装置(113)。固结装置(113)可为压延系统或任何其它固结装置(机械针刺、化学粘结、流体喷射粘结)。将所述薄片朝所述方法的剩余步骤(处理、卷绕)传送。 

垂直安装的拉拽装置可由一连续孔口(图2的201)(其中引入细丝帘)或一排圆柱形孔(图2的202)(其各自接纳一组细丝)构成(图2)。 

[000通常通过在向下方向上流动且借助与空气的摩擦来携带细丝的气流(图3的301)来获得(图3)的拉拽效应。所述气流可由经引入以用于冷却细丝(封闭式系统)的空气流动(图3的302)或由引入(图3的303)到拉拽装置中的额外空气产生，其因文氏效应(开放式系统)而产生综合流。 

在拉拽装置的出口处，成形系统通常包括吹气系统(例如扩散器，图1的114)，其 修改拉拽装置的出口处的空气的流动轮廓。以适当方式提供用于引入空气的额外孔口(图1的115和图1的116)是特别有利的，所述额外孔口允许控制所述流，且防止出现湍流或不适时地形成湍流。 

静电类型的装置(图1的117)在细丝束不成组时适当地补充扩散器的有效性。 

静电装置根据电晕效应的原理而操作，电晕效应造成经受电位的点附近的空气的电离。 

电晕效应需要： 

-小电极，其可为点接触(或点型网络)或线， 

-电场，其由所述电极与相对电极之间所建立的电位差产生，所述相对电极通常包括导电平面板，其与主电极相对定位。 

所述电极的小尺寸致使场线集中，其可超过电离阈值且造成空气的电离。 

依据所施加的极性，电晕效应被称为正或负，且导致空气的不同电离(图4)。 

在这两种情况下，会产生正极性和负极性的微粒，接着所述微粒由电场朝相反极性的电极或平面板携带。在其移动期间，所述微粒与体积中存在的其它微粒相撞，且可重组和抵消其电荷或产生新的电荷。因此，在所述相撞期间，细丝也将接收静电荷，又经受由电场产生的静电力。不带相同电荷的所有细丝将不经受相同的力和移动，因此将分散在电极与平面板之间的空间中。 

另一方面，细丝优选带相同极性的电荷。构成细丝的材料本质上是带正电或带负电的，因此往往更容易接受对应于其静电亲合性的极性的电荷。由于所述电荷，细丝往往将相互排斥，由此以更均匀的方式占据可用的空气体积。 

所述装置的重要参数是在电极之间施加的电压(通常数十千伏，从10千伏到70千伏)，以及在所述电极之间(通过离子的移动)产生的电流(每米长度数十毫安，每米长度从2mA到20mA)。 

所施加的电压会直接影响施加到带电微粒的力。具有电荷Q的微粒经受的力F＝Q×E，E是与电压成正比的电场。 

所获得的电流反映在电极之间移动的电荷的数量。因此，电流增加表明电极之间的体积中存在的电荷的数量增加，因此将电荷沉积在细丝上且修改其轨迹的概率增加。 

此静电装置的主要优点是，其能让由位于上游的设备产生的成组的细丝分散。所述成组的细丝通常是因气流发生湍流或局部不均匀性情况而产生，湍流或局部不均匀性情况很难或不可能完全避免。 

通过在细丝中感应电荷，静电装置通过静电装置本身所产生的电场或通过与相同极 性的邻近细丝的排斥而导致细丝在空间中的相对移动。 

图5展示不存在静电装置(图5.1)时和存在静电装置(图5.2)时细丝所遵循的轨迹的两个实例。 

细丝上的所述效应允许在较大程度上修改无纺网的外观，如图6中所示。 

如图6.1(图6.1)中所指示，在无任何静电装置的情况下，所述网通常具有云状外观，其包括含有实质上交错的较多细丝的区和含有少得多的细丝的区。所述网的所有物理特性(例如基重、在牵引负载下的行为、气体、液体或粉末的渗透性)均受所述不均匀性影响。 

当存在静电装置时，含有较多细丝的区更加扩散，其大小增加，所述细丝彼此重叠(图6.2)。因此，所述网获得均匀性，且用户所寻求的所有物理特性得到改进。 

然而，发现在几个小时内，用于生产无纺网的装置不再提供令人满意的网(例如图6.2中的网)，而是提供例如图6.1中的网。 

发明内容

本发明克服此缺点，且允许在较长的操作时间内获得具有良好特性的网。 

本发明涉及一种纺粘塔(spunbond tower)，其在向下方向上依次包括： 

-板牙(die)，其提供热细丝， 

-用于借助经由冷却空气入口引入的空气来使热细丝冷却以形成经冷却细丝的装置， 

-用于借助经由拉拽空气入口引入的空气来拉拽经冷却的细丝以形成经拉拽细丝的装置，以及 

-用于将经拉拽细丝以网的形式沉积在传送带上的成形装置，所述成形装置包括：在相同水平处的两个相对的空气入口孔口，每一孔口在成形装置的整个横向范围上延伸；以及在所述孔口的水平下方的静电装置，其特征在于 

用于从正经由孔口引入的空气中去除灰尘的构件。 

上文以非常简化的方式阐释的电晕效应实际上是极其复杂的物理现象。所述反应中所产生的分子和离子极大地取决于电极与平面板之间的空间中存在的气体的极性以及成分和性质。 

因此，气体中存在的固体微粒或化学分子将能够以与细丝相同的方式接收静电荷，且经受静电力的效应。所述微粒将经受朝电极或朝平面板的水平移动，且将最终能够变为沉积在所述电极或平面板上，从而污染装置。 

所述污染的已确认的影响是电晕效应的降低，这使得具有恒定电压的电流减小，且使得建立给定电流所必需的电压增加。 

这会产生两个破坏系统的效应： 

-第一效应是，因为电流减小，空间中存在的电荷数量减少，因此使细丝带电的概率减小。这导致细丝上存在的电荷减少，因此导致移动的细丝的数量减少； 

-第二效应是，因为电压增加，电极与平面板之间存在的平均电场增加。这样的话，在电荷相等的情况下，细丝经受较大负载，因此经受较大幅度的移动。在其移动期间，所述细丝与通道的壁接触，结果会在无纺纤维中造成缺陷。 

一般来说，在装置使用期间，阻塞效应的特征在于所施加的电压增加，以便使电流维持在所要的值，接着当达到可用的最大电压时，阻塞效应的特征在于电流减小。 

在电流减小的同时，网的外观逐渐地从图6.2的准均匀外观改变为图6.1的不均匀外观。在给定值的电流以下，外观会变得过于云状，因而产品不再受最终用户认可。停止所述设备，以便允许清洗装置。判断是否决定关闭设备以进行清洗的标准通常是最小电流电平，在此最小电流电平以下，无纺纤维被视为不合格。 

图7展示在实施根据本发明的改进之前，对在正常生产条件下使用的静电荷装置来说典型的演化线。调整所述设备以在32千伏的电压下提供大约38毫安的电流。在3小时内，装置以稳定方式操作，电压和电流未随时间变化。在大约3个小时之后，观察到使电流保持在38毫安的所要值所必需的电压增加。所述电压增加与造成绝缘层沉积在接地板上和电极上的微粒有关。电压有规律地增加，直到其达到高电压源可获得的最大值(在所选实例中为40千伏)为止。一旦已达到最大电压，装置的阻塞的形成就会造成电流减小，起初是略微减小，接着逐渐地越来越快。在生产12到13个小时之后，可用电流小于30毫安(即，初始值的80％)，且系统的有效性等级不足以确保足够的生产质量。 

优选的是，提供用于从经由冷却空气入口且经由拉拽空气入口引入的空气中去除灰尘的构件。 

-用于从经由孔口和/或经由冷却空气入口引入的空气中去除灰尘的构件包括过滤器，所述过滤器具有在80％到90％比重测定之间的过滤阈值。 

-用于从经由拉拽空气入口引入的空气中去除灰尘的构件包括筒型过滤器，其具有在压缩机上游0.01微米到10微米的过滤阈值。 

根据变化形式，除尘构件包括在传送机下方的进口，其将气流抽吸到再循环回路中，所述再循环回路将气流送回到驱动装置。一旦气流的灰尘已去除，其就可返回到设备而不导致阻塞。优选提供用于调整进口的流量的装置。如果为细丝束提供从驱动装置的底 部延伸到传送机的限制套管，则可改善再循环。出于相同原因，还可提供用于将空气供应到驱动装置的小室，所述小室的入口与滤尘器一起提供。 

所述设备可包括用于对气流进行除湿的构件。水微粒与灰尘一样会造成有害影响。所述构件可在驱动装置的上游依次包括空气/水热量交换器、分滴器和再热器。所述类型的分离器(其较便宜)足以改善设备正确操作的使用寿命。 

附图说明

在完全举例提供的附图中： 

图1是纺粘塔的示意性说明， 

图2是两种不同类型的细丝束的透视图， 

图3借助两个示意性说明来说明拉拽效应， 

图4借助两个示意性说明来说明电晕效应， 

图5.1是不存在静电装置时细丝的分布的示意性说明，而图5.2中是存在静电装置时细丝的分布的示意性说明， 

图6.1和图6.2分别是图5.1和图5.2中所获得的无纺纤维的视图， 

图7是当纺粘塔不具有任何除尘构件时依据静电荷装置的时间表明电压和电流的线， 

图8是根据本发明的纺粘塔的示意图， 

图9是展示依据图8的纺粘塔的时间而变的静电系统的电压和电流的曲线图， 

图10是根据本发明的纺粘塔的变化形式， 

图11是根据本发明的纺粘塔的变化形式， 

图12是根据本发明的纺粘塔的另一变化形式， 

图13是根据本发明的纺粘塔的变化形式， 

图14是展示依据图13的纺粘塔的时间而变的静电装置的电压和电流的曲线图。 

具体实施方式

图8的纺粘塔包括图1的纺粘塔的所有元件，因此不再对其进行描述，且为所述元件指派相同的参考标号。 

对塔的第一改进涉及提供充分过滤系统，所述充分过滤系统如图8中所指示而提供于成形系统的所有空气入口的上游。因此，这涉及以下步骤： 

-将空气与细丝一起引入到拉拽装置中。由于细丝的存在，不可能直接对引入到拉拽装置中的空气进行过滤。然而，由于正被引入到拉拽装置中的空气有较大比例是来自借助与细丝的摩擦而传送的用于使细丝冷却的空气，因此有利的是对用于使细丝冷却的 空气进行过滤。这可如图8中所指示通过将可移除过滤器(801)定位在用于为细丝传送空气的护套的入口处来进行。所使用的过滤器优选是折叠式过滤器(可增加过滤表面)，其具有优选在80％到90％比重测定的过滤阈值。已成功地使用了来自Inter-filtre公司的具有自然静电作用的过滤器PRP3。 

-经由注入孔口将空气引入到拉拽装置中。由于所述装置被供应有经加压的空气，因此过滤装置优选是位于在压缩机上游的用于经压缩空气的传送管中的圆柱形筒型过滤器(图8的802)。推荐0.01微米到10微米的过滤阈值以获得装置的良好效率。已成功测试了N型(阈值＝1μ)和S型(阈值＝0.01μ)的Messrs Chauméca Gohin的过滤筒。 

-经由额外的注入孔口将空气引入拉拽装置中或扩散器中。可通过将供应小室定位在引入孔口的上游对此空气进行过滤。此小室的入口具备可移除过滤器的(图8的803和804)组合件。所使用的过滤器优选是折叠式过滤器(可增加过滤表面)，其过滤阈值优选是80％到90％比重测定。已成功地使用了来自Inter-filtre公司的具有自然静电作用的过滤器PRP3。 

重要的是要注意在静电装置的正上方引入空气的孔口是最重要的，且必须最谨慎地处理。在过滤故障的情况下，经由所述孔口引入的微粒将经过电极旁边，因此将因静电效应而优先沉积在电极上。 

提供所述不同过滤元件，有助于改进两次清洗操作之间的服务寿命。图9中展示静电装置的典型运转情况，所述静电装置与图7中所描述的装置相同，但在空气入口处具备过滤器。 

以此方式可确定，在生产约20小时之后运转情况才开始恶化，而如果未对空气入口进行过滤，则3个小时后就会开始恶化。在操作了30个小时之后，当电流降到30mA以下时，由于对网的外观的不可接受的损坏，有必要关闭设备以进行清洗，而在没有过滤器的情况下，操作了13小时30分钟之后就必须关闭。 

对本发明的一个改进涉及提供还允许控制设备中的空气的相对湿度的系统。 

由于要求的空气相对湿度通常小于生产工厂中的环境条件，因此用于实现所需的空气相对湿度的解决方案是将空气冷却到露点以下，以便使过量湿气凝结，接着进行再热，这样可再次达到要求的温度。 

空气的相对湿度是表达为空气中所含有的水蒸气的分压力相对于相同温度和压力条件下的饱和蒸气的分压力的百分比。可使用相对湿度传感器来测量空气的相对湿度，相对湿度传感器直接将空气的湿度水平转换为电信号。 

图10中所指示类型的装置提供于空气中用于使细丝冷却，所述装置包括用于冷却的 空气/水交换器(1001)、分滴器(1002)，所述分滴器(1002)具备冷凝物出口孔(1003)。位于分滴器下游的温度传感器(1004)允许控制和调整冷却器的出口处的温度，从而对水流或对冷却器中的水的温度起作用。通过冷却，空气因此达到所述方法所要的露点温度。所寻求的值通常在5℃与15℃之间，且优选小于10℃。如果想要达到较低的值，则装置必然需要较大能量，且所得到的改进不足以证明必然提高的操作成本是合理的。随后，再热器(1005)使空气达到所需的最终温度，通常在10℃与35℃之间，更通常在15℃到30℃的范围内。借助位于再热器下游的温度/湿度传感器(1006)来调整再热器的功率。通过测量湿度，用户可借此控制所获得的相对湿度。还可根据最终寻求的相对湿度来自动控制出口处来自冷却操作的空气的温度，借此来改进所述装置。 

可在设备中的所有空气入口中提供除湿系统。 

因此将相同的装置提供于拉拽装置的注入空气中，所述装置包括冷却器(1007)、具有冷凝出口孔(1009)的分滴器(1008)，以及再热器(1011)。借助温度传感器(1010)来控制冷却器的出口处的温度。借助温度和湿度传感器(1012)来控制最终温度和湿度。可由塔从围绕塔的一部分延伸的小室(未说明)抽吸干燥的空气。 

控制成形装置的注入孔口区中的空气的湿度也是重要的，因为经由所述孔口引入的空气经过电极附近。空气可由与先前装置相同的装置处理，也就是说，冷却、消除冷凝物和再热。当由位于正在成形的网下方的进口装置(图8的111)排出的气流所排出的空气量仅对应于注入到拉拽装置的孔口中的空气和拉拽装置的入口处所引入的空气时，可任选地省略所述装置。 

因此，如图11中所说明，离开成形装置的总流(Q4)包括由拉拽单元携带的流(Q1)，加上被扩散器的注入孔口携带的流(Q2和Q3)。所述流之间的比例可根据成形装置和孔口的几何形状而变化。一般来说，拉拽单元所携带的流Q1代表离开成形装置的总流Q4的50％到80％，经由成形系统的引入孔口注入的流Q2+Q3在流Q4的20％到50％之间。 

如果由位于传送机的网下方的入口装置吸入的流Q5小于正从成形装置排出的流Q4，那么流Q5的一部分因此被作为两个流Q6和Q7而传递。当在使装置与环境空气隔绝的容器(1101)内部提供组合件时，流Q6和Q7再次在扩散器的孔口区中的Q2和Q3处被吸入。形成于隔绝容器中的开口允许引入或传递使所述流的总体平衡所必需的流Q8。 

当设备在操作时，注入流Q2和Q3的区中的温度逐渐地增加，从而使相对湿度减小。在几分钟的操作之后，组合件在所寻求的值下变稳定。 

位于流Q2和Q3的进口区中的传感器(1102)可测量温度和湿度值。传感器(1102) 可借助调整装置(1103)连接到机动节气门(1104)，其可通过风扇(1105)来控制吸入的流。 

还如图12和图13所指示提供所述流的平衡装置的其它变化形式。 

图12展示包括护套网络(1201)的装置，所述护套能让从进口风扇排出的空气的一部分朝隔绝容器移动。由风扇吸入且受细丝束的限制套管(1204)限制的流Q5等于离开成形装置的流Q4，限制套管(1204)一直延伸到两个滚筒(1206，1207)，其相对于传送机提供密封。在风扇的传递下，流Q5被分成向外排出的流Q6以及朝隔绝容器再循环的流Q7。举例来说，借助机动节气门(1203)来调整流Q7。安装在隔绝容器中的传感器(1202)允许控制空气的温度和湿度。自动控制系统可任选地通过测量传感器(1202)所提供的温度和湿度来自动控制节气门(1203)。 

所述装置允许调整再循环的流的比例，而不修改经由传送机的网吸入的空气的量。所述网通常受所述方法的其它参数影响，且改变所述值以便控制隔绝容器中的温度和湿度(如图11中所指示)可能会导致无纺网中出现新的缺陷。 

图13展示在传送机下方包括双进口系统的装置。称为成形小室且位于扩散器的出口正下方的第一装置(1301)在传送机上形成无纺网期间直接起作用。称为维护小室的第二进口装置(1302)根据传送带的移动而位于下游。第二进口装置确保在一直输送到压制滚筒或固结装置期间对网的良好维护。 

所述两个装置可彼此独立地调整，且可各自包括用于再循环空气的系统。一般来说，来自成形小室的空气(流Q5)完全向外排出，以便以有效方式消除来自电晕效应的气体产物。来自维护小室的空气(流Q9)借助机动节气门(1304)而部分或完全再循环，以便获得由传感器(1303)测量的所需的温度和湿度值。 

借助于与进入静电装置中的空气的清洁度和相对湿度组合的控制，借助于例如上文所述的装置，获得如图14中所说明的静电装置的运转情况，也就是说，若干天的操作期间可完全稳定。 

Claims (9)

1.一种纺粘塔，其在向下方向上依次包括：

板牙(103)，其提供热细丝，

用于借助经由冷却空气入口引入的空气来使热细丝冷却以形成经冷却细丝的装置(106)，

用于借助经由拉拽空气入口引入的空气来拉拽经冷却的细丝以形成经拉拽细丝的装置(107)，以及

用于将经拉拽细丝以网的形式沉积在传送带(109)上的成形装置(108)，所述成形装置包括：在相同水平处的两个相对的空气入口孔口(115、116)，每一孔口在成形装置的整个横向范围上延伸；以及在所述孔口的水平下方的静电装置(117)，

其特征在于

用于从正经由所述孔口引入的空气中去除灰尘的构件(803、804)。

2.根据权利要求1所述的纺粘塔，其特征在于用于从经由所述冷却空气入口且经由所述拉拽空气入口引入的空气中去除灰尘的构件。

3.根据权利要求2所述的纺粘塔，其特征在于所述用于从经由所述孔口和/或经由所述冷却空气入口引入的空气中去除灰尘的构件包括过滤器，所述过滤器具有在80％到90％比重测定之间的过滤阈值。

4.根据权利要求2所述的纺粘塔，其特征在于所述用于从经由所述拉拽空气入口引入的空气中去除灰尘的构件包括筒型过滤器，其具有在压缩机上游0.01微米到10微米的过滤阈值。

5.根据权利要求4所述的纺粘塔，其特征在于所述除尘构件在所述传送带下方包括进口装置(111)，其将气流吸入再循环回路中，所述再循环回路将气流送回到用于供应所述孔口的小室，所述过滤器位于所述小室的入口处。

6.根据权利要求5所述的纺粘塔，其特征在于用于调整所述进口装置(111)的流量的装置。

7.根据权利要求5所述的纺粘塔，其特征在于用于细丝束的限制套管(1204)，其从所述成形装置的底部延伸到所述传送带。

8.根据权利要求1所述的纺粘塔，其特征在于用于对气流进行除湿的构件。

9.根据权利要求5所述的纺粘塔，其特征在于其在所述传送带下方的进口装置(111)包括两个进口装置，一个进口装置位于所述成形装置正下方，且另一进口装置位于所述传送带的移动方向的下游。

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