CN104968843B - 用于制造长丝纺粘网的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造长丝纺粘网的装置，包括喷丝头；冷却室，过程空气能被输入该冷却室中以冷却长丝；在喷丝头与冷却室之间设置的单体抽吸装置；拉伸单元；和铺设装置，用于将长丝铺设成纺粘网。冷却室分成两个冷却室部分，过程空气能够从上部的第一冷却室部分被以体积流率VM吸向单体抽吸装置，其中，过程空气以体积流率V1从上部的第一冷却室部分排出到下部的第二冷却室部分中。体积流率比VM/V1为0.1至0.3。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造长丝纺粘网的装置，其包括喷丝头、冷却室、拉伸单元和用于将长丝铺设成纺粘网的铺设装置。本发明还涉及一种制造长丝纺粘网的方法。在本发明的范围内的是，利用按照本发明的装置或利用按照本发明的方法按照所谓纺粘方法制造一种纺粘网。长丝优选由热塑性塑料、优选聚丙烯并且特别优选由一种特别改性的聚丙烯制成。另外长丝指的是连续纤维或连续长丝，其明显不同于显著较短的纺纱用的人造短纤维。
背景技术
上述类型的装置和方法由实际或由现有技术以不同的实施形式是已知的。可以例如参见EP 1340843A1。在许多已知的装置或方法中。制成纺粘网的强度是低的并且特别是纺粘网横向于机器方向或横向于输送方向的横向强度。另一问题是铺设的长丝的直径均匀性。存在小的塑料集料，其不利地损害纺粘网的均匀性。此外在已知措施的范围内通常难以制造具有高细度或小纤度的长丝。
发明内容
与此相对本发明的该技术问题在于提供一种开头所述的装置，借其可以有效地和功能可靠地避免上述缺点。本发明的技术问题还在于提供一种相应的用于制造纺粘网的方法。
为了解决技术问题本发明主张一种用于连续制造长丝纺粘网的装置，其包括喷丝头；冷却室，过程空气能被输入该冷却室中以冷却长丝；在喷丝头与冷却室之间设置的单体抽吸装置；拉伸单元；和铺设装置，用于将长丝铺设成纺粘网，冷却室分成两个冷却室部分，过程空气能够从上部的第一冷却室部分被以体积流率VM吸向单体抽吸装置，其中过程空气以体积流率V1从上部的第一冷却室部分排出到下部的第二冷却室部分中并且体积流率比VM/V1为0.1至0.35、优选0.12至0.25。体积流率有利地以m3/s进行测量。另外术语“过程空气”特别是说明用以冷却长丝的冷却空气。优选借助于拉伸单元以空气动力方式拉伸长丝。
在本发明的范围内的是，由热塑性塑料制造长丝。按推荐热塑性塑料是聚丙烯或特别改性的以下还要说明的聚丙烯。本发明的完全特别优选的实施形式的特征在于，长丝作为单组分长丝制造。但原则上利用按照本发明的装置也可以制造双组分长丝或多组分长丝。
有利地冷却室与喷丝头或与喷丝头的喷丝盘间隔开设置。如以下还要说明的，喷丝头或喷丝盘与冷却室之间的间距按发明的特别优选的实施形式是可调节的。在喷丝头与冷却室之间按照本发明设置单体抽吸装置。单体抽吸装置从直接在喷丝头或喷丝盘下方的长丝形成空间中抽吸空气，由此达到，除聚合物长丝外出现的气体如单体、低分子量聚合物、分解产物等可以从装置中去除。单体抽吸装置有利地具有抽吸室，在其上连接优选至少一个抽吸鼓风机。按推荐抽吸室向长丝形成空间那边具有至少一个抽吸狭槽。通过该至少一个抽吸狭槽从长丝形成空间中抽吸上述气体或空气。本发明基于这样的见解，即利用单体抽吸装置也从上部的第一冷却室部分中抽吸过程空气而且以体积流率VM。本发明还基于这样的见解，即如果体积流率比VM/V1如说明书进行设定，则可以生产具有特别有利特性的纺粘网。如果按本发明的极其推荐的实施形式为生产长丝或为制造纺粘网使用以下还要说明的特别的聚丙烯，则达到的优点是特别明显的。
在本发明的范围内的是，在冷却室旁边设置进气室，其分成至少两个室部分，同时过程空气可从上部的第一室部分输入上部的第一冷却室部分并且过程空气可从下部的第二室部分输入下部的第二冷却室部分。对此在本发明的范围内的是，以不同的体积流率将过程空气输入上部的第一冷却室部分和将过程空气输入下部的第二冷却室部分。有利地在喷丝头下方设置至少两个在竖直方向上重叠设置的冷却室部分，在其中长丝被加载过程空气。优选在竖直方向上重叠设置仅仅两个冷却室部分。在排出喷丝头的喷丝孔以后，将长丝首先在单体抽吸装置旁边引导通过并且然后首先穿过上部的第一冷却室部分并接着穿过下部的第二冷却室部分。
本发明的推荐的实施形式的特征在于，过程空气以体积流率V2从下部的第二冷却室部分中排出，并且从上部的第一冷却室部分排出的体积流率V1对从下部的第二冷却室部分排出的体积流率V2的体积流率比(V1/V2)为0至0.5，优选0.05至0.5和特别优选0.1至0.45。在本发明的范围内的是，将从下部的第二冷却室部分排出的长丝或从下部的第二冷却室部分排出的过程空气输入拉伸单元。本发明的优选的实施形式的特征在于，过程空气从上部的第一冷却室部分以速度v1排出到下部的第二冷却室部分中，过程空气从下部的第二冷却室部分以速度v2排出，并且速度比v1/v2为0.2至0.5，特别0.25至0.5并且优选0.3至0.5。按合适的实施方案中，速度比v1/v2为0.35至0.45并且特别例如为0.4。
在本发明的范围内的是，在冷却室与拉伸单元之间设置中间通道，中间通道从冷却室的排出口至下拉通道的进口在垂直断面内成楔形地收缩，并且优选地在垂直端面中在下拉通道的进口处收缩到下拉通道的进口宽度。
按照本发明的很合适的实施形式在冷却室的区域内和在冷却室与拉伸单元之间的过渡区域内，除了在冷却室中的过程空气供给之外，不设置来自外部的空气供给。就这方面在本发明的范围内以所谓封闭的系统工作。优选除在冷却室中供给过程空气之外，在冷却室的区域内、在中间通道的区域内和在拉伸单元的区域内没有设置来自外部的供气。
推荐在拉伸单元与铺设装置之间设置至少一个扩散器。这样的扩散器有利地具有向铺设装置那边定向的发散的部分或具有发散侧壁的部分。借此便于长丝功能可靠地铺设成无定向网。此外优选铺设装置是连续循环的铺设筛带。长丝在该铺设筛带上铺设成纺粘网，并且该纺粘网接着有利地被压实和/或加固。特别可以在压光机中实现加固。
本发明的一个特别优选的实施形式的特征在于，喷丝头的各喷丝孔设置成，其总体分布或者说在整个喷丝盘上的分布是均匀的。在本发明的范围内的是，在喷丝头的中心处各喷丝孔的间距等于在喷丝头的外部区域内的喷丝孔的间距。推荐全部在直线上或在假想的直线上设置的各喷丝孔彼此间具有相同的间距。各喷丝孔的这样的对称的分配为解决本发明的技术问题是特别合适的。如以上所述按照本发明的推荐的实施形式喷丝头或喷丝盘到冷却室的间距是可调节的或可变的。为此喷丝头的竖直高度有利地是可调节的。
为了解决该技术问题，本发明还主张一种用于连续制造热塑性塑料长丝纺粘网的方法，借助于喷丝头吐出长丝并且长丝从单体抽吸装置旁边经过地导入冷却室，在冷却室内利用过程空气冷却长丝，冷却室分成两个冷却室部分，将过程空气从上部的第一冷却室部分以体积流率VM吸向单体抽吸装置，其中过程空气以体积流率V1从上部的第一冷却室部分导入到下部的第二冷却室部分中，体积流率比VM/V1为0.1至0.3、优选0.12至0.25，将长丝在排出冷却室以后导入拉伸单元中并且接着将长丝在铺设装置上铺设成纺粘网。
如以上所述作为热塑性塑料优选使用聚丙烯。按照本发明生产的长丝因此由聚丙烯或基本上由聚丙烯构成。有利地聚丙烯是均聚物或共聚物。优选聚丙烯具有例如10dg/min至40dg/min、优选10dg/min至25dg/min并且特别优选10dg/min至21.5dg/min的熔体流动速率(MFR)。在本发明的范围内的是，按照标准ASTE D1238(2.16kg，230℃)测量熔体流动速率。MFR以每10分钟(min)的聚合物的克(g)或以每分钟(min)的聚合物的分克(dg)的当量来说明。
推荐无量纲的应力比(Stress Ratio，SR)对损耗角正切(Loss Tangent，tanδ)的商R2特别处在0.6与30之间，优选处在1.5与30之间并且特别优选处在1.5与28之间，R2优选是由项(SR(500/s)η0)×1/248和项(tanδ×(0.1弧度/s))的商。
有利地借助于具有小的角度(SAOS)的摆动剪切试验在190℃时实施数值R2，其中将具有一度角的25mm圆锥体用在流度仪(例如Anton Paar股份有限公司的MCR 301)的板轮廓上。各试验盘在本发明的范围内具有25mm的直径和1mm的厚度并且优选是通过下面的方式可得到：通过在190℃时一分钟无压力和然后1.5分钟在压力优选50巴下挤压球试样并且接着5分钟在各水冷的板之间冷却。通过在190℃时保留13分钟，取消试样中的热和/或结晶的信息。优选完成角速度范围或角频率范围500弧度/秒至0.0232弧度/秒，包括每10弧度6个测量点和10％的应力值，该应力值处于线性的粘弹性区中，通过应力试验可求得该粘弹性区。在本发明的范围内在氮气氛中实施全部试验以避免试样在测量时分解。
在本发明的范围内的是，通过与频率相关的存储分量(G′)、与频率相关的损耗分量(G″)和离散的松弛光谱方法确定零剪切率(η0)，该方法基于线性回归：
其中M是离散的松弛值的数，其与试验的角速度或角频率的数值范围相关。λj是离散的频谱的离散的松弛时间，Gj是相对应的剪切模量。
在组合物的情况下，其中终端区(即G′比例于角速度的平方CO2并且G″比例于角速度)仍未达到试验的频率范围内，从而复态粘度|η*|仍没有达到平台值，应该借助于熔体爬行试验确定η0。由损耗分量G″和存储分量G′的商按以下公式可以算出损耗角正切(损耗角正切，tanδ)：
损耗角正切是熔体弹性的度量并且涉及组合物的分子特性(例如分子链长度分配，分子缠结的密度等)。在本发明的范围内第一标准应力差(N1)在具有不变的剪切率的恒定的剪切时是动力学模量G′和G″按下列公式的函数：
对于
G′和G″两者涉及角频率ω，其中对于小角度摆动剪切(SAOS)和在恒定或不变的剪切时的试验而言温度是相同的。从复态粘度|η′|按以下公式确定平衡剪切应力(τxy)：
对于
标准化的复态粘度按以下等式通过存储分量和损耗分量作为频率ω的函数得出：
应力比(SR)定义为：
无量纲指数R2由应力比和损耗角正切的商按下列公式得出：
其中η0具有单位帕秒(Pa·S)。
推荐聚丙烯具有起始温度(Tc,rheol(流变))，其特别处于至少120℃、优选至少123℃和特别优选至少131℃的温度流中。优选借助于通过SAOS(小振幅振荡剪切)流度通过结晶确定起始温度。有利地将试样从熔化的状态(优选190℃)以预定的冷却率冷却。试样在本发明的范围内以具有直径25mm和厚度2.5mm的试验盘的形式无压力熔化和接着3分钟在压力下成形。将最初的2.5mm厚的试验盘紧接着插入在两个平行板之间形成的1.9mm宽的间隙中。优选在实施测量时考虑工具热膨胀，以便确保在整个的试验期间不变的间隙间距。有利地将试验盘首先加热到温度190℃并且持续15分钟在190℃时回火，以便消除热的和结晶的结构特性。然后在本发明的范围内从温度190℃开始以不变的优选1℃/min的冷却率和1弧度/秒的角度用1％的膨胀加载试验盘，该膨胀处在线性的粘弹性的范围内。采用最大的转矩准则来到结束试验。在结晶开始时在流变学试验的过程中如果达到最大的转矩的话，量具转移到超载状态，从而自动地中断试验。通过复态粘度的突然的上升和损耗角正切的突然的下降观察到结晶，亦即复态粘度相对于温度和损耗角正切相对于温度的应用具有包括流变特性突然变换的区域，由结晶的出现引起该流变的特性。起始温度或开始结晶温度(Tc,rheol)定义成这样的温度，在该温度时可发现复态粘度的陡的上升和损耗角正切的同时的下降。
有利地聚丙烯具有至少65、特别至少85和优选至少97的平均的全同立构的序列长度。通过公式MRL＝10000：D总说明平均的全同立构的序列长度(平均的MeSo Run Length，MRb)，其中D总是聚合物的每10000单体单元的立体缺陷(DS)的数量和聚合物的每10000个单体的Regio缺陷(Dr)的数量的总和。有利地为了确定平均的全同立构的序列长度，借助于13CMNR，例如以1，1，2，2，四氯乙烷-D2在温度140℃时确定聚丙烯的立构规整度。
在本发明的范围内的是，长丝作为单体组分长丝生产。单体组分长丝对于按照本发明的技术问题的解决已表明是完全特别合适的。还在本发明的范围内的是，如此实施长丝的拉伸，保持长丝具有从0.3至2den(旦尼尔)、优选从0.3至0.9den的长丝直径。有利地按照本发明生产的长丝的长丝直径小于1den和特别优选明显小于1den。在此在铺设成纺粘网的长丝上测量长丝直径。
本发明基于这样的见解，即利用按照本发明的装置和按照本发明的方法可以生产具有最好均匀性的纺粘网。干扰的不均匀性如长丝上的直径不均匀性等可以用按照本发明的措施避免。还要强调，利用按照本发明的装置或按照本发明的方法可以制造具有出色的强度和特别具有在横向方向或横向于输送方向的优异的强度的纺粘网。此外在按照本发明的措施的范围内在设定相应的拉伸条件时可以生产具有意想不到地小的纤度的长丝。总体上按照本发明的装置或按照本发明的方法的特征在于，低的成本和低的费用。上述优点是令人意想不到地特别突出的，如果为制造纺粘网使用特别改性的聚丙烯的话。
附图说明
以下借助只描述一个实施例的附图更详细地说明本发明。
图1按照本发明的装置的垂直剖面图和
图2图1的内容的局部A的放大图。
具体实施方式
各图示出一种装置用于连续制造由热塑性塑料长丝构成的纺粘网。装置首先具有喷丝头1，其包括喷丝盘2和多个在喷丝盘中设置的未示出的用于吐出长丝(纺丝)的喷丝孔。将吐出的长丝紧接着从在喷丝头1下方设置的单体抽吸装置3旁边引导通过。利用该单体抽吸装置3从装置中去除在纺丝过程中出现的干扰气体。单体抽吸装置3具有抽吸室4和在抽吸室上连接的抽吸鼓风机5。在抽吸室4的下部设置抽吸狭槽6用以抽吸气体。有利地并且在实施例中不仅在长丝形成空间的右边而且在左边设置抽吸室4。抽吸室4的左半部同样连接于抽吸鼓风机5。
在喷丝头1的下方和在单体抽吸装置3的下方设置冷却室7，为冷却长丝的过程空气可输入其中。优选并且在实施例中冷却室7分成上部的第一冷却室部分7a和在第一冷却室部分下方设置的下部的第二冷却室部分7b。有利地并且在图示实施例中在冷却室7的旁边设置进气室8，其按推荐并且在实施例中分成上部的室部分8a和下部的室部分8b。优选并且在实施例中，由两个室部分8a、8b可供给具有不同的体积流率的过程空气。有利地并且在实施例中在室部分8a、8b上分别连接鼓风机9a、9b用以供给过程空气。在本发明的范围内的是，供给的过程空气体积流率是可调节的。在本发明的范围内的是，室部分8a、8b不仅设置在冷却室7的右边而且设置在左边。室部分8a、8b的左半部同样连接于相应的鼓风机9a、9b。
本发明基于这样的认识，即利用在冷却室7上方设置的单体抽吸装置3从上部的第一冷却室部分7a中可抽吸或抽吸过程空气而且以体积流率VM。过程空气向第二冷却室部分7b以体积流率V1离开上部的第一冷却室部分7a。按照本发明体积流率比VM/V1为0.1至0.3并且优选0.12至0.25，过程空气以体积流率V2离开下部的第二冷却室部分7b。优选体积流率比V1/V2为0.1至0.5。
图1中可看出，优选并且在实施例中在冷却室7上连接中间通道10。该中间通道一直延伸到拉伸单元12的下拉通道11。有利地并且在图1的实施例中中间通道10从冷却室7的排出口至下拉通道11的进口在垂直断面内成楔形地收缩，并且优选地且在实施例中收缩到下拉通道11的进口宽度。在拉伸单元12的下方优选并且在实施例设置敷设单元13。在实施例中该敷设单元13具有两个扩散器14、15。可看出，该扩散器14、15的每个在下部构成发散的或构成有发散的侧壁。优选并且在实施例中，在敷设单元13的下方设置连续运动的铺设筛带16用以铺设长丝或纺粘网。
图1中可看出，按照本发明建议在冷却室7以及中间通道10和铺设单元13的区域内，除了在冷却室7中供给过程空气之外，不发生空气供给。因此利用所谓封闭的系统工作。图1中还示出，在喷丝头1或喷丝盘2与冷却室之间的间距按推荐的实施形式是可调节的或可变的。有利地并且在实施例中喷丝头1的垂直高度是可调节的。
Claims (24)
1.一种用于制造长丝纺粘网的装置，包括喷丝头(1)；冷却室(7)，过程空气能被输入该冷却室中以冷却长丝；在喷丝头(1)与冷却室(7)之间设置的单体抽吸装置(3)；拉伸单元(12)；和铺设装置，用于将长丝铺设成纺粘网，其特征在于，冷却室(7)分成两个冷却室部分(7a，7b)，过程空气能够从上部的第一冷却室部分(7a)被以体积流率VM吸向单体抽吸装置(3)，其中，过程空气以体积流率V1从上部的第一冷却室部分(7a)排出到下部的第二冷却室部分(7b)中，并且体积流率比VM/V1为0.1至0.35。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在冷却室(7)的旁边设置进气室(8)，进气室分成至少两个室部分(8a、8b)，过程空气能从第一室部分(8a)输入到上部的第一冷却室部分(7a)中并且过程空气能从第二室部分(8b)输入下部的第二冷却室部分(7b)中。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，过程空气以体积流率V2从下部的第二冷却室部分(7b)中排出，并且体积流率比V1/V2为0至0.5。
4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，过程空气从上部的第一冷却室部分(7a)以速度v1排出到下部的第二冷却室部分(7b)中，过程空气从下部的第二冷却室部分(7b)以速度v2排出，并且速度比v1/v2为0.2至0.5。
5.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，喷丝头(1)的喷丝孔的总体分布或者说在喷丝头(1)的整个喷丝盘上的分布是均匀的。
6.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，喷丝头(1)到冷却室(7)的间距是可调节的。
7.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在冷却室(7)的区域内和在冷却室(7)与拉伸单元(12)之间的过渡区域内，除了在冷却室(7)中供给过程空气之外，不设置来自外部的空气供给。
8.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在拉伸单元(12)与铺设装置之间设置至少一个扩散器(14、15)。
9.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，体积流率比VM/V1为0.12至0.25。
10.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，体积流率比V1/V2为0.05至0.5。
11.按照权利要求10所述的装置，其特征在于，体积流率比V1/V2为0.1至0.45。
12.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，速度比v1/v2为0.25至0.5。
13.按照权利要求12所述的装置，其特征在于，速度比v1/v2为0.3至0.5。
14.一种用于制造长丝纺粘网的方法，长丝由热塑性塑料制成，其特征在于，借助于喷丝头(1)吐出长丝，并且长丝从单体抽吸装置(3)旁边经过地导入冷却室(7)，在冷却室(7)内利用过程空气冷却长丝，冷却室(7)分成两个冷却室部分(7a、7b)，将过程空气从上部的第一冷却室部分(7a)以体积流率VM吸向单体抽吸装置(3)，其中，过程空气以体积流率V1从上部的第一冷却室部分(7a)导入到下部的第二冷却室部分(7b)中，体积流率比VM/V1为0.1至0.3，将长丝在排出冷却室(7)以后导入拉伸单元(12)中并且而后将长丝铺设到铺设装置上以形成纺粘网。
15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，使用聚丙烯作为热塑性塑料。
16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，聚丙稀具10dg/min至40dg/min的熔体流动速率。
17.按照权利要求15或16所述的方法，其中，聚丙烯具有至少120℃的起始温度Tc,rheol。
18.按照权利要求15或16所述的方法，其特征在于，聚丙烯具有至少65的平均的全同立构的序列长度。
19.按照权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，制造单组分长丝作为长丝。
20.按照权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，如此实施长丝的拉伸，使得获得具有0.3至2den的长丝直径的长丝。
21.按照权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，体积流率比VM/V1为0.12至0.25。
22.按照权利要求17所述的方法，其中，聚丙烯具有至少123℃的起始温度Tc,rheol。
23.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，聚丙烯具有至少85的平均的全同立构的序列长度。
24.按照权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，如此实施长丝的拉伸，使得获得具有0.3至0.9den的长丝直径的长丝。
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