CN102251295A - 熔融纺丝方法及熔融纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及熔融纺丝方法及熔融纺丝装置。熔融纺丝装置包括筒、装置主体、以及位于装置主体中的被构造成挤出熔融树脂的喷嘴，该筒具有被配置在该喷嘴的周围以排出热风的热风排出通道。排出通道包括倾斜通道和沿着喷嘴延伸的平行通道。在沿着倾斜通道的中心线延伸的假想线的交点处，定义假想合流部。喷嘴的开口端被定位在斜向前吹向喷嘴的周边的热风的假想合流部的下游侧。为了制造无纺布片材，从喷嘴排出熔融树脂，然后斜向前旋动的热风吹向喷嘴的周边。这使熔融树脂形成为螺旋纤维。这些纤维被吹到输送带装置的带以制造无纺布片材。

Description

熔融纺丝方法及熔融纺丝装置
技术领域
本发明涉及一种用于通过将如下的纤维供给到输送带来制造无纺布的熔融纺丝方法以及用于该方法的熔融纺丝装置，其中，通过使用熔喷法挤出熔融树脂而形成该纤维。
背景技术
熔喷法是用于由通过熔融和挤出原料树脂而得到的纤维(丝)获得无纺布片材的熔融纺丝方法。通过熔喷法，熔融的原料树脂被浇铸到模具中并且由挤出机从设置于模具的喷嘴挤出，同时从喷嘴的周边供给热的、高速的气流，使得熔融树脂可以被吹塑成纤维状(丝状)。纤维被供给到输送器并且被层叠以制造无纺布片材。
对于这种类型的纺丝方法，例如，已知日本特开2001-98455号公报所公开的横向排列的织物的制造方法。也就是说，该方法包括：从纺丝喷嘴将熔融树脂挤出为纤维状的步骤；从纺丝喷嘴的周边吹一次热风以使纤维状的熔融树脂振动的步骤；当纤维状的熔融树脂由于一次热风而振动并下落时向纤维状的熔融树脂吹二次热风使得树脂可以在宽度方向上被展开并且被纺丝的步骤；以及将纤维状的熔融树脂层叠到输送器以制造横向排列的织物的步骤。
然而，在上述公报中记载的制造方法旨在获得横向排列的织物，使得必需通过使用一次热风使从纺丝喷嘴挤出的纤维状的熔融树脂振动以及通过使用二次热风使纤维状的熔融树脂在宽度方向上展开。在这种情况中，由于通过高速地吹一次热风来使从纺丝喷嘴挤出的纤维状的熔融树脂振动，所以不会使纤维稳定地伸长，另外，纤维可能易于被切断。此外，由于二次热风被横向地吹向纤维状的熔融树脂，所以，纤维会以扰动的方式流动，并且易于被切断，从而导致不能容易地形成细且均一的纤维的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可在不切断纤维的状态下容易并稳定地获得细且均一的纤维的熔融纺丝方法以及熔融纺丝装置。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于利用由树脂制成的纤维制造无纺布的熔融纺丝方法。该熔融纺丝方法包括：从具有开口端的喷嘴挤出熔融树脂；以及在挤出期间，沿着挤出所述熔融树脂的方向朝向所述喷嘴的周边吹热风，由此形成由所述熔融树脂制成的纤维。所述热风相对于从所述喷嘴挤出所述熔融树脂的方向斜向前地吹向所述喷嘴的周边。假想合流部被定义为所述热风假想地合流的位置。所述喷嘴的开口端被定位在所述假想合流部的下游侧。所述热风朝向所述假想合流部供给并且所述热风形成为与熔融树脂流平行。
根据本发明的另一方面，提供一种用于利用由树脂制成的纤维制造无纺布的熔融纺丝装置。该熔融纺丝装置包括：装置主体；喷嘴，其被设置在所述装置主体中；以及筒，其具有形成在所述喷嘴的周围以朝向所述喷嘴的周边排出热风的排出通道。从喷嘴挤出熔融树脂。热风相对于从喷嘴挤出熔融树脂的方向斜向前地吹向喷嘴的周边。假想合流部被定义为热风假想地合流的位置。喷嘴的开口端被定位在假想合流部的下游侧。热风流形成为在不使从喷嘴挤出的熔融树脂振动的状态下与熔融树脂流平行。
从下面结合附图并通过示例示出本发明的原理的说明，本发明的其它方面和优点将变得明显。
附图说明
通过参照下面对当前的优选实施方式的说明以及附图，可以更好地理解本发明以及本发明的目的和优点。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的熔融纺丝装置的截面图；
图2是示出试验用熔融纺丝装置的主要部分的截面图；
图3(a)至3(c)是示出在从流过倾斜通道的热风的合流部到平行通道的末端的长度与平行通道的直径的比率为0.6、1.3和0的情况中热风流和从喷嘴吹出的熔融树脂的说明图；
图4是示出熔融纺丝装置的变形实施方式的主要部分的截面图；
图5是示出熔融纺丝装置的另一变形实施方式的主要部分的截面图。
具体实施方式
下面将参照图1至图3详细说明本发明的一个实施方式。
如图1所示，用于由原料树脂制造无纺布11片材的熔融纺丝装置10包括筒17以及位于装置主体12中的用于将熔融树脂13挤出为纤维状(丝状)的长的喷嘴14。热风排出通道16形成在喷嘴14的周围以向喷嘴14的周边排出热风15。热风排出通道16的形状形成为当从截面图观察时如同字母Y形。所使用的原料树脂可以是诸如聚丙烯树脂、聚酯树脂或者聚酰胺树脂等具有良好纺丝性的热塑性树脂。通过熔融原料树脂而形成熔融树脂13。熔融树脂13被推向喷嘴14并通过未示出的挤出机从喷嘴14挤出，喷嘴14由如不锈钢等金属制成的金属管形成。喷嘴主体18形成于装置主体12。通过在金属管被插入到喷嘴主体18的固定孔19中的状态下利用激光照射沿着金属管和喷嘴主体18之间的交界的多个位置，而将金属管联接到喷嘴主体18。喷嘴14的内径被设定为例如0.2mm至0.3mm，外径被设定为例如0.4mm至0.5mm。
上述排出通道16由位于其基端侧的倾斜通道20和位于其末端侧的平行通道21形成。倾斜通道20朝向前端倾斜以靠近喷嘴14。平行通道21与喷嘴14平行地延伸。倾斜通道20和平行通道21与喷嘴14同心地形成。也就是说，平行通道21以围绕喷嘴14的方式形成为环状。倾斜通道20以沿着圆锥体的表面延伸的方式形成。在沿着倾斜通道20的中心线延伸的假想线的交点处，定义假想合流部22。假想合流部22是相对于熔融树脂的挤出方向斜向前吹向喷嘴14的周边的热风15沿着倾斜通道20与喷嘴14合流(merge)的位置。喷嘴14的开口端14a被设定在假想合流部22的下游侧。通过将喷嘴14的开口端14a设定到该位置，从平行通道21吹出的热风15可与从喷嘴14挤出的熔融树脂13流平行。如果喷嘴14的开口端14a被定位在假想合流部22的上游侧，则从倾斜通道20排出的热风15产生扰动，使得热风15流不能被调整成与熔融树脂13流平行。
从假想合流部22到平行通道21的末端21a的长度L与平行通道21的直径W的比率r(r＝L/W)可优选为0.6至3。在这种情况中，由于热风15流被调整成与从喷嘴14挤出的熔融树脂13流平行，所以能够精确且均一地进行熔融纺丝。优选地，比率r可更大。然而，比率r越大，熔融纺丝装置10也变得大型化。因此，长度L与直径W的比率的上限优选大约为3。如果长度L与直径W的比率r低于0.6，则从倾斜通道20斜向前流动的热风15干扰从喷嘴14挤出的熔融树脂13流。结果，不能进行良好的熔融纺丝。
现在，将给出对以上所述的从假想合流部22到平行通道21的末端21a的长度L与平行通道21的直径W的比率r所进行的试验的结果的说明。
图2示出试验中所使用的熔融纺丝装置10，该熔融纺丝装置10的构造与图1所示的熔融纺丝装置10的构造相同。然而，从假想合流部22到平行通道21的末端21a的长度L是可改变的。图3(a)所示的熔融纺丝装置10中的比率r被设定为0.6，图3(b)所示的熔融纺丝装置10中的比率r被设定为1.3，图3(c)所示的熔融纺丝装置10中的比率r被设定为0。在这些条件下分别对聚丙烯进行熔融纺丝试验。
结果，如图3(b)所示，在比率r为1.3的情况中，由于从喷嘴14挤出的熔融树脂13流与热风15流一起几乎笔直地落下，从而以有利的方式进行纺丝。如图3(a)所示，在比率r为0.6的情况中，由于从喷嘴14挤出的熔融树脂13流与热风15流基本上平行地延伸，从而以基本有利的方式进行纺丝。相反地，如图3(c)所示，在比率r为0、即喷嘴14的开口端14a被定位到假想合流部22的情况中，由于热风15流与从喷嘴14挤出的熔融树脂13流中途弯曲而以扰动的方式落下，从而不能进行所期望的纺丝。
尽管喷嘴14的开口端14a通常被定位在与平行通道21的末端面相同的平面，但是喷嘴14的开口端14a可在从平行通道21的末端21a向内5mm的位置和从平行通道21的末端21a向外5mm的位置之间任意地改变。即使喷嘴14的开口端14a以这种方式改变，仍可获得与喷嘴14的开口端14a被定位在与平行通道21的末端面相同的平面的情况几乎相同的优点。然而，如果喷嘴14的开口端14a被定位成从平行通道21的末端21a向内超过5mm，则沿着平行通道21流动的热风15由于来自倾斜通道20的热风15的影响而摆动(swing)。在这种情况下，从喷嘴14挤出的熔融树脂13会不期望地附着到形成平行通道21的内壁面23。另一方面，如果喷嘴14的开口端14a被定位成从平行通道21的末端21a向外超过5mm，则导致吹向从喷嘴14挤出的熔融树脂13的热风15的效果劣化。
从平行通道21吹出的热风15的流速被设定为比从喷嘴14挤出的熔融树脂13的流速大。这使得：在热风15流被保持为与熔融树脂13流平行的状态下，熔融树脂13的纤维变得细长。在这种情况中，基于由于热风15的高速而在熔融树脂13和热风15之间产生的减压作用，热风15的流速被设定到熔融树脂13不可振动的程度。
输送带装置24被布置在熔融纺丝装置10的下方。带27在前后一对辊25和26之间被张紧以绕辊25和26环行。从喷嘴14向下挤出的熔融树脂13的纤维被堆积于带27，以形成无纺布11片材。
接着，将说明使用具有上述构造的熔融纺丝装置10的树脂用熔融纺丝方法。
如图1所示，从喷嘴14向下排出熔融树脂13，同时从倾斜通道20经由平行通道21向喷嘴14的周边吹热风15。从倾斜通道20朝向喷嘴14倾斜地吹热风15，然后热风15与熔融树脂13流平行地从平行通道21吹出。这使熔融树脂13摆动并下落。在该摆动和下落过程中，熔融树脂13被逐渐地固化为纤维并且被纺丝。
在这种情况中，由于喷嘴14的开口端14a被定位在热风15的假想合流部22的下游侧，所以，从倾斜通道20经由平行通道21排出的热风15被调整为平行于熔融树脂13流。特别地，由于从流过倾斜通道20的热风15的假想合流部22到平行通道21的末端21a的长度L被设定成是平行通道21的直径W的0.6倍至3倍，所以从平行通道21排出的热风15流以更加有利的方式被调整，以与熔融树脂13流平行。这使熔融树脂13流以被热风15流包围的方式以稳定的状态在竖直方向上笔直向下地延伸。
在这种情况中，热风15的流速被设定为比熔融树脂13的流速大。因此，向下的张力从该熔融树脂13的周边作用于比热风15低速下落的熔融树脂13。因此，熔融树脂13的纤维被向下拉得细长，与热风15流一起下落的纤维被供给并层叠于输送带装置24的带27。以这种方式，形成无纺布11片材。所获得的无纺布11片材与带27一起移动以在预定位置取得该无纺布11片材。
将说明本实施方式的优点。
(1)通过本实施方式的熔融纺丝方法，喷嘴14的开口端14a被定位在斜向前吹向喷嘴14的周边的热风15的假想合流部22的下游侧。熔融树脂13从沿着平行通道21的中心线定位的喷嘴14排出。另一方面，热风15从倾斜通道20经由平行通道21吹到熔融树脂13的外周。也就是说，热风15通过平行通道21吹出，由此被调整为与从喷嘴14的开口端14a排出的熔融树脂13流平行。
因此，热风15能够发挥使熔融树脂13伸长的能力并且还能够使熔融树脂13的纤维难以被切断。因此，该熔融纺丝方法能够在不切断纤维的情况下容易且稳定地获得细且均一的纤维。因此，可以高产率地制造高品质的无纺布。
(2)从平行通道21排出的热风15的流速被设定为比从喷嘴14挤出的熔融树脂13的流速大。这允许在热风15流被保持为与熔融树脂13流平行的状态中使熔融树脂13的纤维有效地伸长。在这种情况下，可使所获得的纤维的直径为3μm以下。
(3)熔融纺丝装置10具有筒17和被构造成排出熔融树脂13的喷嘴14。筒17具有被配置在喷嘴14的周围用于排出热风15的热风排出通道16。喷嘴14的开口端14a被定位于从倾斜通道20吹出的热风15的假想合流部22的下游侧。因此，可使熔融纺丝装置10的构造简单并且熔融纺丝装置10可在不切断纤维的情况下容易且稳定地获得细且均一的纤维。
(4)热风排出通道16在其基端侧具有相对于喷嘴14倾斜的倾斜通道20，在其末端侧具有与喷嘴14平行地延伸的平行通道21。上述比率r被设定为0.6至3。因此，热风15流被调整为与从喷嘴14排出的熔融树脂13流平行，从而能够精确并且顺利地进行熔融纺丝。
(5)喷嘴14的开口端14a被配置成位于从平行通道21的末端21a向内5mm的位置和从平行通道21的末端21a向外5mm的位置之间。因此，只要喷嘴14的开口端14a被定位在合流部22的下游侧，即使开口端从平行通道21的末端21a向内或者向外稍微移位，也能够获得与开口端未移位的情况相同的优点。此外，无需严格设计喷嘴14的开口端14a的位置。这有利于设计。
(6)通过将金属管联接到喷嘴主体18而形成喷嘴14。因此，与在喷嘴主体18中形成微小孔的情况相比，可精确且容易地加工喷嘴14。
本实施方式可以进行如下变形。
如图4所示，倾斜通道20相对于喷嘴14的倾斜角度可以被设定成比上述实施方式中的倾斜通道20的倾斜角度大，假想合流部22可以被设定成比上述实施方式的情况靠近基端。此外，喷嘴14的开口端14a的位置可以被设定在平行通道21的末端21a的内侧(5mm以内)。在这种情况中，可确保平行通道21的足够长度，由此提高热风15的整流效果。
如图5所示，平行通道21的直径W可以被设定成比上述实施方式中的平行通道21的直径W小，喷嘴14的开口端14a的位置可以被设定在平行通道21的末端21a的外侧(5mm以内)。在这种情况中，可使从平行通道21排出的热风15的流速比上述实施方式的情况中的流速大，由此提高使从喷嘴14挤出的熔融树脂13的纤维伸长的效果。
代替将金属管固定到喷嘴主体18的固定孔19中，可以通过在喷嘴主体18中形成孔而形成喷嘴14。
因此，本示例和实施方式被认为是说明性的而非限制性的，本发明并不限于这里所给出的细节，而可以在所附的权利要求书的范围和等同内进行变形。

Claims (6)

1.一种用于利用由树脂制成的纤维制造无纺布(11)的熔融纺丝方法，该熔融纺丝方法包括：
从具有开口端(14a)的喷嘴(14)挤出熔融树脂(13)；以及
在挤出期间，沿着挤出所述熔融树脂(13)的方向朝向所述喷嘴(14)的周边吹热风，由此形成由所述熔融树脂(13)制成的纤维；
所述熔融纺丝方法的特征在于，
所述热风相对于从所述喷嘴(14)挤出所述熔融树脂(13)的方向斜向前地吹向所述喷嘴(14)的周边，假想合流部(22)被定义为所述热风假想地合流的位置，
所述喷嘴(14)的开口端(14a)被定位在所述假想合流部(22)的下游侧，
所述热风朝向所述假想合流部(22)供给并且所述热风形成为与熔融树脂(13)流平行。
2.根据权利要求1所述的熔融纺丝方法，其特征在于，所述热风的流速被设定为比所述熔融树脂(13)的流速大，使得所述热风能够使由所述熔融树脂(13)制成的纤维伸长。
3.一种用于权利要求1所述的熔融纺丝方法的熔融纺丝装置，其特征在于，所述熔融纺丝装置包括：
装置主体(12)；
喷嘴(14)，其被设置在所述装置主体(12)中；以及
筒(17)，其具有形成在所述喷嘴(14)的周围以朝向所述喷嘴(14)的周边排出热风的排出通道(16)，其中
从所述喷嘴(14)挤出熔融树脂，
所述热风相对于从所述喷嘴(14)挤出所述熔融树脂的方向斜向前地吹向所述喷嘴(14)的周边，假想合流部被定义为所述热风假想地合流的位置，
所述喷嘴(14)的开口端(14a)被定位在所述假想合流部的下游侧，
热风流形成为在不使从所述喷嘴(14)挤出的所述熔融树脂振动的状态下与熔融树脂流平行。
4.根据权利要求3所述的熔融纺丝装置，其特征在于，所述排出通道(16)具有朝向所述假想合流部(22)延伸并且相对于所述喷嘴(14)倾斜的倾斜通道(20)和与所述喷嘴(14)平行并且从所述假想合流部(22)朝向所述喷嘴(14)的开口端(14a)延伸的平行通道(21)，所述平行通道(21)具有预定直径(W)和末端(21a)，从所述假想合流部(22)到所述平行通道(21)的末端(21a)的长度(L)被设定为是所述平行通道(21)的直径(W)的0.6倍至3倍。
5.根据权利要求3或4所述的熔融纺丝装置，其特征在于，所述喷嘴(14)的开口端(14a)被定位在从所述平行通道(21)的末端(21a)向内5mm的位置和从所述平行通道(21)的末端(21a)向外5mm的位置之间。
6.根据权利要求3或4所述的熔融纺丝装置，其特征在于，所述装置主体(12)具有形成于其上的喷嘴主体(18)，由金属管形成的所述喷嘴(14)被联接到所述喷嘴主体(18)。
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