CN102251296B

CN102251296B - 熔融纺丝方法及熔融纺丝装置

Info

Publication number: CN102251296B
Application number: CN2011101278398A
Authority: CN
Inventors: 小山弘; 藤井健太
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: JP2011241510A; DE102011075924A1; US20110285053A1; CN102251296A; DE102011075924B4; US8685311B2

Abstract

本发明涉及一种熔融纺丝方法及熔融纺丝装置。该熔融纺丝装置包括装置主体、用于挤出熔融树脂的喷嘴、形成在喷嘴周围的一次热风通道和形成于一次热风通道外侧的区域的二次热风通道，其中，喷嘴、一次热风通道和二次热风通道形成在装置主体中。一次热风通道将一次热风排出到从喷嘴挤出的熔融树脂的纤维。二次热风通道排出二次热风以保持一次热风的温度。来自二次热风通道的二次热风相对于从喷嘴挤出的熔融树脂的挤出方向的排出角度被设定在0°至50°的范围中。二次热风形成阻挡大气的气幕。

Description

熔融纺丝方法及熔融纺丝装置

技术领域

本发明涉及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，熔融树脂被浇铸到模具中并且由挤出机从模具的喷嘴挤出，同时从喷嘴的周边供给热的、高速的气流，使得可以排出纤维状(丝状)的熔融树脂。纤维状的树脂被供给到输送器以制造无纺布片材。

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。即，该方法包括：从纺丝喷嘴将熔融树脂挤出为纤维形状的步骤；从纺丝喷嘴的开口端的周边排出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振动并下落时向纤维状的熔融树脂排出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于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。具体地，高速排出一次热风流以在从纺丝喷嘴挤出的纤维状的熔融树脂的周围部形成减压部。这使得难以使熔融树脂的分子在相同方向上取向。由此，纤维的强度降低并且易于切断。此外，将二次热风流横向地排出到熔融树脂，于是，在纤维状的熔融树脂流中产生扰动。由此易于切断纤维。结果，难以形成细且均一的纤维状的熔融树脂。

发明内容

因此，本发明的目的是提供如下的熔融纺丝方法和熔融纺丝装置：该熔融纺丝方法和熔融纺丝装置在不切断纤维的状态下容易并稳定地生产细且高强度的纤维状的熔融树脂。

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。所述吹热风包括：从所述喷嘴的周围沿着所述熔融树脂的挤出方向吹一次热风；以及将二次热风吹到所述一次热风的外周。所述二次热风相对于从所述喷嘴挤出的所述熔融树脂的挤出方向的排出角度被设定在0°至50°的范围中。所述二次热风形成用于保护所述一次热风不受大气影响的气幕。

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；一次热风通道和二次热风通道。所述一次热风通道形成在所述喷嘴的周围以将一次热风排出到从所述喷嘴挤出的所述熔融树脂的纤维。所述二次热风通道形成于所述一次热风通道外侧的区域以排出二次热风，所述二次热风用于保持所述一次热风的温度。熔融树脂从喷嘴挤出。当熔融树脂被挤出时，一次热风和二次热风被吹到喷嘴周围的区域，由此形成由熔融树脂制成的纤维。一次热风从喷嘴的周围并且沿着熔融树脂被挤出的方向排出。二次热风被排出到一次热风的外周。所述二次热风通道以如下方式形成：所述二次热风相对于从所述喷嘴挤出的所述熔融树脂的挤出方向的排出角度被设定在0°至50°的范围中。

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

通过参照以下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是示出熔融纺丝装置的主要部分的放大截面图；

图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)以及图3(e)是示出从喷嘴挤出的熔融树脂流、一次热风以及二次热风的图，其中，二次热风相对于熔融树脂的流动方向的排出角度分别是0°、30°、45°、60°和90°；

图4是示出根据变形实施方式的熔融纺丝装置的主要部分的截面图。

具体实施方式

现将参照图1至图3详细说明本发明的一个实施方式。

如图1所示，用于使用树脂材料制造无纺布11的熔融纺丝装置10包括装置主体12、用于挤出熔融树脂13的长的喷嘴14、形成在喷嘴14的周围以在斜向前的方向上排出一次热风15的一次热风通道16、以及形成在一次热风通道16的周围以排出二次热风17的二次热风通道18，其中，喷嘴14、一次热风通道16和二次热风通道18被配置在装置主体12中。通过熔融树脂材料，经由未示出的挤出机，使熔融树脂13从熔融纺丝装置10的喷嘴14挤出并且形成为纤维(丝)状。

喷嘴14形成为朝向其开口端缩径的锥状。一次热风通道16以朝向其开口端缩径的方式倾斜并成环状。一次热风通道16的开口端被构造成包围喷嘴14的开口端。从一次热风通道16排出的一次热风15被排向由从喷嘴14挤出的熔融树脂13所形成的纤维。一次热风15以相对于熔融树脂13的挤出方向以排出角度β倾斜的方式排出。一次热风15的流速比从喷嘴14挤出的熔融树脂13的流速大。这使得朝向熔融树脂13流排出一次热风15以使熔融树脂13的纤维伸长。结果，熔融树脂13的分子在相同方向取向，由此提高了纤维的强度。具体地，一次热风15的速度被设定为如下值：使得一次热风15防止熔融树脂13振动。

二次热风通道18被配置在一次热风通道16的周围并且与一次热风通道16间隔开预定间隔。二次热风通道18以朝向其开口端缩径的方式倾斜并成环状。二次热风通道18的末端部与一次热风通道16平行地延伸。由此，二次热风17在与一次热风15平行的方向上排出。二次热风17形成保护一次热风15不受大气影响的气幕(air curtain)。如果二次热风17不与一次热风15平行地排出，则在一次热风15的周围不会均一地确保气幕效果。

尽管二次热风通道18与一次热风通道16间隔开预定间隔，但是，优选地，使该间隔最小化以将二次热风通道18构造成在靠近一次热风15的位置排出二次热风17。该构造允许二次热风17有效地防止一次热风15的温度下降。如果二次热风通道18与一次热风通道16之间的间隔大，则一次热风15与二次热风17之间的间隙中的空气会不利地降低一次热风15的温度。

二次热风17相对于从喷嘴14挤出的熔融树脂13的挤出方向的排出角度α被设定在0°至50°的范围内。如果二次热风17的排出角度α超过50°，则二次热风17使一次热风15流和熔融树脂13流极大地弯曲，由此，妨碍二次热风17的气幕功能。

此外，期望将二次热风17的温度设定为比一次热风15的温度高的值。这防止一次热风15的温度下降，由此，防止熔融树脂13的温度下降。结果，熔融树脂13在被保持在高温的状态下伸长，由此，产生分子取向以形成不易切断的高强度纤维。在该情况中，一次热风15的温度被设定为低到如下程度：防止熔融树脂13被分解。

此外，优选地，将二次热风17的流速设定为比一次热风15的流速低的值。优选地，二次热风17的流量被设定为比一次热风15的流量小的值。通过以这些方式设定二次热风17的流速和流量，允许二次热风17有效地起到气幕功能而不会妨碍一次热风15的操作。

在一个平面中，喷嘴14、一次热风通道16以及二次热风通道18具有同轴线的开口。

下文中将说明关于如上所述的二次热风17的排出角度α的试验结果。

使用图1所示的熔融纺丝装置10，在二次热风通道18相对于熔融树脂13的挤出方向的排出角度α不同的情况下进行熔融纺丝试验。具体地，一次热风通道16相对于来自喷嘴14的熔融树脂13的挤出方向的角度被设定为30°。二次热风通道18相对于熔融树脂13的挤出方向的排出角度α从0°变化为30°、45°、60°和90°。换句话说，在图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)和图3(e)所示的熔融纺丝装置10中，二次热风17的排出角度α分别为0°、30°、45°、60°和90°。在图3(a)至图3(e)的各图中，放大了上半部分的尺寸而减小了下半部分的尺寸。

如所示的试验，当排出角度α为0°时，如图3(a)所示，在二次热风17中仅发生轻微的扰动并且从喷嘴14挤出的熔融树脂13流与一次热风15流一起大致竖直地下降，从而进行良好的纺丝。当如图3(b)所示排出角度α为30°或者如图3(c)所示排出角度α为45°时，在二次热风17中仅发生很小的扰动，并且从喷嘴14挤出的熔融树脂13流与一次热风15流一起下降，从而进行总体上良好的纺丝。

相比之下，当如图3(d)所示排出角度α为60°或者如图3(e)所示排出角度α为90°时，在二次热风17中发生大的扰动，并且从喷嘴14挤出的熔融树脂13流和一次热风15流在以扰动状态下降的状态下变得弯曲，由此妨碍进行所期望的纺丝。结果，明确的是，在中间排出角度α为45°和60°之间的50°时，可以实现良好的熔融纺丝。

如图1所示，带输送装置19被配置在熔融纺丝装置10的下方。绕前后一对辊20和21卷绕带22。带22在辊20，21上绕转。从喷嘴14向下挤出的熔融树脂13的纤维被聚集在带22上以形成无纺布11片材。

下文中将说明使用如上所述地构造的熔融纺丝装置10的用于树脂的熔融纺丝方法。

参照图1，当从喷嘴14向下挤出熔融树脂13时，来自一次热风通道16的一次热风15在喷嘴14周围的位置处被排出到熔融树脂13。这使熔融树脂13向下伸长以形成纤维并且使熔融树脂13的分子在相同方向上取向。在该状态中，将二次热风17从被配置在一次热风通道16周围的二次热风通道18排出到一次热风15的外周。由此，二次热风17产生气幕效果，通过该气幕效果保护一次热风15不受大气的影响。这防止一次热风15的温度下降，由此将熔融树脂13保持在高温。二次热风17相对于熔融树脂13从喷嘴14挤出的方向的排出角度α被设定在0°至50°的范围内。这提高了二次热风17的气幕效果。结果，熔融树脂13的各纤维具有分子在相同方向上取向的分子取向，由此具有提高了的纤维强度。

从一次热风通道16排出的一次热风15以其流动被调整成沿着熔融树脂13流的状态下降。结果，熔融树脂13流在被一次热风15流包裹的稳定状态下竖直向下延伸。

由于一次热风15的流速比熔融树脂13的流速大，所以向下的张力从熔融树脂13的周围作用于比一次热风15下降地慢的熔融树脂13。这使熔融树脂13的纤维伸长成被向下拉长的形状。与一次热风15流一起下降的熔融树脂13的纤维被供给到带输送装置19的带22上并且在带22上聚集。这形成了无纺布11片材。所获得的无纺布11片材被带22输送到预定位置，由此在该预定位置被收集。

所述实施方式具有如下所述的优点。

(1)根据所述实施方式的熔融纺丝方法，二次热风17被排出到一次热风15的外周，一次热风15从喷嘴14周围的区域排出到熔融树脂13。二次热风17相对于来自喷嘴14的熔融树脂13的挤出方向的排出角度α被设定在0°至50°的范围内。结果，二次热风17形成保护一次热风15不受大气影响的气幕。

二次热风17的气幕效果保持一次热风15的温度，由此也保持从喷嘴14挤出的熔融树脂13的温度。结果，在熔融树脂13中观察到显著的分子取向并且呈现高强度的熔融树脂13。

结果，所述实施方式的熔融纺丝方法在不切断纤维的状态下容易并且稳定地提供细且高强度的纤维状的熔融树脂。

(2)二次热风17与一次热风15平行地排出。这使二次热风17在与一次热风15间隔开一定间隔的位置处相对于一次热风15形成均一的气幕。由此，有效地保护一次热风15不受大气的影响。

(3)二次热风17的温度被设定为高于一次热风15的温度。这防止一次热风15的温度下降并且将熔融树脂13保持在高温。结果，防止熔融树脂13固化并且允许在各纤维中形成足够的分子取向，由此，提高纤维的诸如强度等物理性质。

(4)二次热风17的流速被设定为低于一次热风15的流速。可选择地，二次热风17的流量被设定为小于一次热风15的流量。这减小了对一次热风15的流速或流量的影响，由此，在不妨碍一次热风15的效果的状态下优化二次热风17的气幕效果。

(5)在靠近一次热风15的位置排出二次热风17。由此，通过由二次热风17夹带的热量来保护一次热风不受大气的影响。这有效地防止了一次热风15的温度下降。

(6)熔融纺丝装置10具有用于挤出熔融树脂13的喷嘴14、用于将一次热风15排出到熔融树脂13的一次热风通道16、以及用于排出二次热风17的二次热风通道18，其中，喷嘴14、一次热风通道16和二次热风通道18被配置在装置主体12中。二次热风通道18以如下方式被设定：二次热风17相对于从喷嘴14挤出的熔融树脂13的挤出方向的排出角度α落入到0°至50°的范围内。结果，熔融纺丝装置10在不切断纤维的状态下借助于简单的构造容易并且稳定地提供细且高强度的纤维状的熔融树脂。

(7)一次热风通道16相对于喷嘴14倾斜，并且二次热风通道18与一次热风通道16平行地延伸。该构造将一次热风15排出到熔融树脂13以使熔融树脂13的纤维伸长并且确保二次热风17的气幕效果。

所述实施方式可以被变形为如下所述的形式。

如图4所示，二次热风通道18可以具有包括第一二次热风通道18a和第二二次热风通道18b的双重结构。在该情况中，诸如第一二次热风通道18a中的二次热风17的温度、流量和流速以及第二二次热风通道18b中的二次热风17的温度、流量和流速等性质可以根据需要而改变。根据该实施方式，提高了二次热风17的气幕效果。

优选地，将一次热风15相对于从喷嘴14挤出的熔融树脂13的挤出方向的排出角度β设定在0°至50°的范围内。此外，优选地，使一次热风15的排出角度β与二次热风17的排出角度α一致。

在以上所述的实施方式中，在上述试验中，一次热风15相对于从喷嘴14挤出的熔融树脂13的挤出方向的排出角度β被设定为30°。然而，一次热风15的排出角度β并不限于30°，而是可以改变为包括20°和40°等的其他角度。

一次热风15的温度可以与二次热风17的温度相同。在该情况中，共用热风可以用作一次热风15和二次热风17。

为了提高二次热风17的气幕效果，二次热风通道18的连通区域可以被增大以与一次热风15的流量相比提高二次热风17的流量。

喷嘴14为朝向其开口端缩径的锥状。然而，喷嘴14的锥度角可以被改变。可选择地，喷嘴14可以成形为均一筒状。

因此，本示例和实施方式被认为是说明性的而非限制性的，并且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

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，所述吹热风包括：

从所述喷嘴（14）的周围沿着所述熔融树脂（13）的挤出方向吹一次热风（15）；以及

将二次热风（17）吹到所述一次热风（15）的外周，

其中，所述二次热风（17）相对于从所述喷嘴（14）挤出的所述熔融树脂（13）的挤出方向的排出角度（α）被设定在0°至50°的范围中，所述二次热风（17）形成用于保护所述一次热风（15）不受大气影响的气幕，所述二次热风（17）沿着与所述一次热风（15）平行的方向排出。

2.根据权利要求1所述的熔融纺丝方法，其特征在于，所述二次热风（17）的温度被设定为高于所述一次热风（15）的温度。

3.根据权利要求1所述的熔融纺丝方法，其特征在于，所述二次热风（17）的流速被设定为低于所述一次热风（15）的流速。

4.根据权利要求1所述的熔融纺丝方法，其特征在于，所述二次热风（17）的流量被设定为小于所述一次热风（15）的流量。

5.根据权利要求1所述的熔融纺丝方法，其特征在于，所述二次热风（17）在靠近所述一次热风（15）的位置处排出。

6.一种用于权利要求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；

一次热风通道（16），其形成在所述喷嘴（14）的周围以将一次热风（15）排出到从所述喷嘴（14）挤出的所述熔融树脂（13）的纤维；以及

二次热风通道（18、18a、18b），其形成于所述一次热风通道（16）外侧的区域以排出二次热风（17），所述二次热风（17）用于保持所述一次热风（15）的温度，其中，

所述二次热风通道（18、18a、18b）以如下方式形成：所述二次热风（17）相对于从所述喷嘴（14）挤出的所述熔融树脂（13）的挤出方向的排出角度（α）被设定在0°至50°的范围中，所述一次热风通道（16）相对于所述喷嘴（14）倾斜，所述二次热风通道（18、18a、18b）与所述一次热风通道（16）平行地延伸。