CN1348514A - 生产无纺布的设备及使用该设备的方法 - Google Patents
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Abstract
制造无纺织物的设备包括:－、至少一台挤压机(1),用以将熔融的有机聚合物供给至一喷丝头(2),以生产一帘长丝(3);－、一冷却区(4),用以使所述挤出的长丝至少表面凝固;－、一抽吸装置(5),呈横截面为矩形的狭窄腔室状,其内长丝帘受到高速空气流的作用而使所述长丝拉伸;－、装置(6),用于使空气流在拉伸槽出口处偏转并减速,并使长丝均匀散布在一接受带(7)上;其特点是,用于完成不同生产阶段的各个装置,即挤压装置、冷却装置、长丝拉伸装置和散布装置是彼此分离的,可以独立地调节,不仅可以按照要获得的产品(聚合物的性质,所生产长丝的单纤维支数、所生产织物单位面积的重量)调节,而且还可在生产的起动阶段调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进的用于生产无纺布的设备。按照属名，无纺布通常指的是纺粘型非织造织物，由连续的合成长丝形成。
本发明还涉及使用该设备的方法。
现有技术
纺粘型非织造织物的生产可追溯到数十年前，一般说来包括下列步骤：
-将一熔融的有机聚合物挤压通过一穿有许多孔的喷丝头，以形成一束
或一帘长丝；
-然后，借助一台或多台流体(特别是压缩空气)喷射装置通过拉伸来
使挤出的长丝定向；
-最后，在一条可移动的输送带上接受呈一带子状的长丝束，它通常受
一抽吸源作用且其速度可根据该带子的特性，特别是要求达到的单位
面积的重量来调节。
在生产出来后，通过例如上浆或轧光，最好是热轧光来使带子固化，以使单根长丝彼此并合。
还可以进行其它强化处理，诸如针刺处理(常规的或通过流体喷射)，和/或将粘结物沉积在带子的表面或内部。
为了生产这类无纺布，已经提出了很多方案，它们的目标都在于以高的生产率获得尽可能均匀一致的布料，并且还越来越希望大细度的单丝，如果可能，支数少于2分特。
在生产这类无纺布最早的文献中，可以提及英国专利GB-A-932 482，其中，长丝在挤出来后离开喷丝头时要裸露在空气中移动一足够长的距离，以使挤出的长丝至少表面固化，之后才将这些长丝引入一产生高速环形空气流的抽吸和拉伸喷嘴。
为使长丝束分散开来，可令其接受静电电荷。静电电荷可由一位于抽吸喷嘴上游和下的静电发生器产生电晕效应来得到。
在为生产优质无纺布而必须加以考虑的诸多参数中，必须按照被挤压的聚合物来协调喷丝头出口至进入拉伸系统入口之间的距离，在喷嘴内的空气速度，以及长丝从喷嘴出来的速度，以使得能整齐地沉积在接受带上。
为了解决沉积在传送带上的均匀性问题，美国专利US-A-3 286 896建议设计一抽吸装置，状如一很长的、横截为矩形的狭窄腔室，这样一个装置在入口处包括一挤出长丝的抽吸腔，其后跟有一注入低压空气的附加腔室和一具有很长长度的通道，其中有高速空气流经。为要得到长丝在接受表面上的良好分布，在拉伸腔室出口处设有偏转装置，它能减慢空气的流动，从而允许长丝更好地分布。
特别是在法国专利2 064 087(对应于US-A-3 802 817)中提出了这样一些系统，其中长丝在一矩形的抽吸拉伸腔室内通过，腔室的宽度等于挤出长丝形成的无纺布的宽度。长丝帘在其两侧受到高速空气流的作用而使长丝拉伸。
此外，美国专利US-A-4 064 605介绍了对这一技术的一种改进，它包括在将长丝引入实际的拉伸腔室之前，提供一冷却长丝的附加装置，使长丝束受到一横向空气流。
最后，该技术的开发导致生产一种设备，在其中，长丝在喷丝头出口处的拉伸以及它们转移到接受的过程中，借助一整体化的装置使长丝在喷丝头出口处不再进入外界空气中。这样一种设备能实现长丝的冷却、拉伸和在传送带上的沉积，这种设备见美国专利US 4 627 811及US 5 814 349。
这样一种设备设计使得有可能获得单位面积重量低的无纺布，且具有较好均匀度，但这种设备很复杂且难于使用。
还有，这样一种设备缺少多方面的适应性，因为它们不能方便地调节喷丝头出口处的冷却条件，这些条件要按聚合物的类型和要求生产的长丝支数而改变，它们也不能方便地调整无纺布的最终特性。
此外，这类设备不适于生产高细长的长丝。
因而到目前还没有提出一种令人满意的解决方案供设计生产纺粘型无纺布的设备，这种设备要能在线很细，即支数小于2dtex(分特)时，达到很高的生产率。这样的细长意味着在丝的拉伸阶段对丝进行精确和极其规则的拉伸且不使其断裂。
因而，为了获得高的生产率，就是说在喷丝头出口处要有一很高的聚合物供给量，这意味着要增加在拉伸槽中的拉伸速度，从而需要很高的空气流速，配合以在拉伸前相对较高的长丝温度以保留其一定的塑性。
此外，与高生产率相结合的长丝拉伸也意味着能在拉伸槽出口处阻滞空气流，以获得长丝在接受传送带上规整的沉积和高质量片材的生产。
本发明概述
现在已经研究出了一种新型的、从连续的合成长丝生产无纺布的设备，这就是本发明的主题，用了这种设备就可以解决上面提到的各问题。
一般地说，本发明的设备按传统的方式，包括：
-至少一台挤压机，用以将熔融的有机聚合物供给至一喷丝头以生产一
帘长丝；
-冷却区，用以使所述挤出的长丝至少表面凝固；
-一抽吸装置，呈横截面为矩形的狭窄腔室状，其中长丝帘受到高速空
气流的作用而使所述长丝被拉伸；
-一装置，用于使空气流在拉伸槽出口处偏转并减速，并使长丝均匀散
布在一接受带上。
按照本发明的设备，其特征在于，用于完成不同生产阶段的各个装置，即挤压装置、冷却装置、长丝拉伸装置和散布装置是彼此分离的，可以独立地调节，不仅可以按照要取得的产品(聚合物的性质、所生产长丝的单纤维支数、所生产织物单位面积的重量)调节，而且还可以在生产的起动阶段调节。
这样一种设计与这一领域中的技术发展趋势背道而驰，这种趋势是将用于长丝冷却、拉伸和在传送带上散布的各装置完全制成一体。而本发明将不同的生产阶段彼此分离开来带来了很多好处，特别是使用的灵活性和能够根据纱的支数和要求达到的布的重量对生产非常方便地进行调节。按照本发明，在实践中有利的是：-在喷丝头出口处的冷却区以及长丝拉伸区包括多个根据产品宽度并排设置的基本构件，长丝开松系统包括一延伸越过所生产织物整个宽度的组件；-在喷丝头出口处借助一组件产生冷却，该组件具有多个相继的区段，用以使长丝帘经受到一横向的空气流，其速度和温度在每一区段均可独立调节；-长丝拉伸装置具有一抽吸槽，其宽度可根据该设备的产品自动调节；-与拉伸系统的出口间隔开的长丝开松系统包括一个组件，它使空气流横向偏转，并降低其速度和所述长丝的速度，并通过消除在沉积时的任何重新粘连而便于均匀地沉积在传送带上；-有利地是所述长丝开松系统还与一组件相连，该组件能在长丝沉积在接受带上之前使其充带上静电。该组件可以直接设置在所述开松系统的出口处，或者一体式地设置在开松系统内部；-所述设备有一控制系统，通过计算机控制所有组件，从而能使生产线的速度自动提升。本发明还涉及一种使用这类设备的方法，这种方法的特征在于：-在起动阶段，在每一个冷却区段内的空气温度从一个区段到下一个区段递降，在每一个区段中横向空气的速度可被调节，并且在每一所述区段可处在0.5米/秒至3米/秒之间，所述拉伸槽保持在所述分开位置，-然后逐渐增加生产速度，对用于冷却和加热长丝的区域的各参数加以调节以求：·提高在第一区域中的空气速度，而温度保持不变，·提高在第二区段中的温度，使其达到第一区段中的温度水平，并增加在此区段中的空气速度，·提升在第三区段中的空气温度，并增加在此区段中的空气速度；-同时，将拉伸槽的宽度逐渐减小，以获得一标称工作值，而将拉伸空气的压力逐渐增加。
应当指出，在本发明的方法中，在每一冷却区段内的空气温度一般在从5℃到60℃的范围内。
附图的简要说明
本发明及其优点通过下述示例性的实施例可更好地理解。该例由附图说明，且仅作为指导，而非限制。
图1为按照本发明设计的一设备总图。
图2为在长丝进入实际拉伸槽之前对其进行冷却或对其温度进行更精确控制的组件之示意图。
图3为一示意图，示出一拉伸槽总体结构。
本发明的实施方式
参见图1，按照本发明的设备主要包括至少一台挤压机，由标号1标示，它将诸如聚酰胺、聚乙烯、聚酯等人工合成聚合物送入一喷丝头2，用以生成一帘长丝3。
作为指导，在实践中，喷丝头由一孔板构成，每米宽度包括5000个孔径例如为0.5毫米的小孔。小孔散布在很多平行的排(例如18排)上，并且分布在喷丝头出口140毫米的宽度上。
喷丝头出口设有冷却装置4用于根据聚合物的种类来调节长丝的温度。按照本发明，所述冷却装置包括三个相继的区段4a、4b、4c，用以使所述长丝帘经受三股横向空气流，这些空气流的速度和温度可以调节。
作为指导，这一冷却区域的长度在1200毫米范围，每一区段的温度和速度自第1区段4a至第3区段递降。
在这一区域中空气的温度一般在15至60℃之间，而横向空气的速度在0.5米/秒至3米/秒之间。
在这一冷却区域的下游，设置有一实际拉伸组件5，呈封闭罩壳状，并有一槽6，空气以0.5至1.5巴的压力注入其中。
一般说来，这种拉伸系统可按类似于FR 1 582 147或GB 932 482所述的方式(图3)来设计，这样对长丝帘幕产生抽吸作用，借助高速空气流的输送使拉伸得以完成。
图3示意性地示出了这种拉伸装置5，它主要包括一实际拉伸槽10，来自收集器11的空气通过一分配器12和一加速腔13进入该槽腔10中。
然而，这样一种抽吸/拉伸组件最好设计成其槽10的宽度F在设备运行期间可以调节，这样一方面可以调整空气流的流速，并从而调整希望获得支数的细度，另一方面，如下文所述，将便于起动操作。
总之，为要生产支数在1.5分特至3分特之间的长丝，槽宽F应在3毫米和10毫米之间，在起动阶段，就可能将该槽的间隙增至25毫米。
在拉伸装置5的出口，长丝束3被抛射至接受带7上，但不是如FR 2 064097或US 4 064 605所述那样直接进行，而是通过一组件6使离开槽5的空气射流偏转并减速，并使长丝帘开松，使长丝散布在接受带7上。
这种组件例如可做成带有逐渐扩展的壁面的槽腔的形式。
此外，为了加强长丝帘幕的分散和在接受面上的随机分布，可对这些长丝充以静电，可用与英国专利932 482所似的方法，借助于与散布构件6相连的一“电晕”型系统来进行。
在条件合适时，用于给长丝充以静电的装置可以与散布构件6的逐渐扩展的壁面的入口处一体构成。示范性实施例
在附图所示类型的设备上，用聚丙烯，在本例情况下为38MSR，生产出由连续长丝构成的无纺带。这种聚合物在一具有五个熔化区段的挤压机中熔化，在挤压机出口处经一不锈钢筛网构成的过滤器过滤后进入实际的喷丝头2中。
为此，机器设有串行排列的两个喷丝头2，在每米宽度上，每个喷丝头包括5000个直径为0.5毫米的孔。
此例，按照本发明，冷却区4和拉伸区5最好由多个基本构件组成，每个宽度为50厘米。
另一方面，设在拉伸区5出口处的散布构件6具有一连续的槽口，沿设备的整个宽度延伸，该槽口呈逐渐扩展的喷口形式，其宽度在面对长丝离开槽5的区域处为15毫米，而在面对接受带7处为100毫米。
在条件合适时，散布构件6可与一也是用来给长丝静电充电的附加装置相连，从而改善长丝束的开松和在接受带7上的散布状况。
该生产线以低速起动，聚合物供料速度设定在每孔0.2克/分钟。
在起动阶段，通过利用冷却区4观察到加热区中的下列参数。冷却区4包括三个相连的区段(4a，4b，4c)，具有总长度约1200毫米。在这一过程中，挤出的长丝束3经受到来自这三个区段中每一个的横向空气流，情况如下：
-区段4a
·空气温度：35℃
·空气速度：1米/秒
-区段4b
·空气温度：20℃
·空气速度：1米/秒
--区段4c
·空气温度：15℃
·空气速度：0.5米/秒
在此起动冷却阶段，拉伸槽5的宽度F设定在25毫米，注入所述槽中的空气之压力为0.3巴。
拉伸的长丝束在拉伸槽5出口处进入系统6进行开松和散布。系统6形如一逐渐扩展的喷嘴，入口处宽度为20毫米，底部处的开口在100毫米左右。
在整个起动阶段，通过一“导布”将聚合物收集在一传送带7上。导布铺开在传送带上并避免传送带被熔化的聚合物滴落所阻塞。
当在喷丝头中聚合物的供给达到均匀，可逐渐增加生产线的速度。
在整个增加速度的阶段，用于冷却和加热长丝的区域4的参数逐渐进行调整，即：
-在第一区段4a中，空气速度增加至1.5米/秒，温度保持不变；
-在第二区段4b中，空气温度提升至30℃，其速度增至1.3米/秒；
-在第三区段4c中，空气温度升至20℃，速度增至1米/秒。
这样一道工序可确保被挤出的长丝至少表面凝固，在进入拉伸槽5时不会彼此粘连。
就拉伸槽5而言，在整个起动阶段，其宽度从25毫米逐渐减至5毫米，同时，拉伸空气的压力从0.3巴逐渐增至1巴。
在整个这一阶段，对拉伸空气的温度进行控制并保持恒定。
通过这一工序，就可以从一台不同区段相对彼此保持固定的设备上生产出具有不同性质的聚合物，同时也方便生产出具有1.7分特或甚至更细的极细支数的长丝。
这是由于在后两个冷却区段4b和4c中逐渐升高了所用空气的温度，因而能增加聚合物的塑性，从而便于其拉伸而使长丝能达到更高的细度。
最后，能在运行时调节拉伸空气的压力和拉伸槽的宽度这两点使拉制条件优化，这肯定会取得高的生产率，并且能生产出非常细的长丝。
设置在拉伸系统下游并与之独立的长丝开松系统的结构有利于长丝在接受面7整齐和均匀地分布。
这是由于生产非常细支数的长丝是通过使长丝在拉伸槽出口处以5000米/分左右的高速通过来实现的。本发明设备所用的装置6能使长丝的速度减慢，同时还能使离开拉丝槽的空气流的速度减慢，由于消除了可能干扰整齐均匀淀积的重新粘连的现象而有助于它们在传送带上分开。
本发明的各项调节都是由一台过程计算机自动执行和控制的，计算机按所谓的“模糊逻辑”原理工作，考虑了若干独立参数的集。
上面给出的具体例子使得有可能获得支数为1.7分特的长丝，聚合物供给为0.65g/hole/min(0.65克/孔/分钟)。
所获得的无纺布重10至150克/米2，非常整齐，适于多种应用，如卫生用品(婴儿尿布)，以及医药和工业应用的产品。
这样一种设备在使获得非常细支数长丝成为可能的同时，当然也可能在长丝支数增加时显著增加生产线的产量。
作为指导，如果在上述示例中已在生产支数为2分特的长丝的话，就可能增加聚合物的供给至0.8克/孔/分钟。
Claims (8)
1.制造无纺织物的设备，包括：
-至少一台挤压机(1)，用以将熔融的有机聚合物供给至一喷丝头(2)
以生产一帘长丝(3)；
-一冷却区(4)，用以使所述挤出的长丝至少表面凝固；
-一抽吸装置(5)，呈横截面为矩形的狭窄腔室状，其内长丝帘受到
高速空气流的作用而使所述长丝被拉伸；
-装置(6)，用于使空气流在拉伸槽出口处偏转并减速，并使长丝均
匀散布在一接受带(7)上；
其特征在于，用于完成不同生产阶段的各个装置，即挤压装置、冷却装置、长丝拉伸装置和散布装置是彼此分离的，可以独立地调节，不仅可按照要取得的产品(聚合物的性质、所生产长丝的单纤维支数、所生产织物单位面积的重量)调节，而且还可在生产的起动阶段调节。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在喷丝头出口处的冷却区(3)以及长丝拉伸区(5)包括多个根据产品宽度并排设置的基本构件，长丝开松系统包括一延伸越过所生产织物整个宽度的组件。
3.如权利要求1和2之一所述的设备，其特征在于，在喷丝头(2)出口处借助一组件(4)产生冷却，组件(4)具有多个相继的区段(4a，4b，4c)，用以使长丝帘经受到一横向的空气流，其速度和温度在每一区段均可独立调节。
4.如权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述长丝拉伸装置(5)具有一抽吸槽(F)，其宽度可根据该设备的产品自动调节。
5.如权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，与拉伸系统的出口间隔开的长丝开松系统(6)包括一个组件，它使空气流横向偏转，并降低其速度和所述长丝的速度，并通过消除在沉积时的任何重新粘连而便于均匀地沉积在传送带(7)上。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述长丝开松系统(6)与一组件相连，该组件能在长丝沉积在接受带上之前使其充带上静电。
7.如权利要求1至6之一所述的设备，其特征在于，所述设备有一控制系统，通过计算机控制所有组件，从而能使生产线的速度自动提升。
8.使用如权利要求1至7之一所述设备的方法，其特征在于：
-在起动阶段，在每一区段(4a，4b，4c)内的空气温度从一个区段到
下一个区段递降，在每一区段中横向空气的速度可被调节，并且在每
一所述区段可处在0.5米/秒至3米/秒之间，所述拉伸槽保持在所述
分开位置；
-然后逐渐增加生产速度，对用于冷却和加热长丝的区域(4)的各参
数加以调节以求：
·提高在第一区段(4a)中的空气速度，而温度保持不变，
·提高在第二区段(4b)中的温度，使其达到第一区段中的温度水平，
并增加在此区段中的空气速度，
·提升在第三区段(4c)中的空气温度，并增加在此区段中的空气速
度；
-同时，将拉伸槽的宽度逐渐减小，以获得一标称工作值，而将拉伸空
气的压力逐渐增加。
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