CN1973074A - 生产非织造布的机械设备及其调节方法和所获得的非织造布 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产非织造布机械设备，其中，细丝通过纺粘塔(1到4)喷射到两个辊(6，7)之间的辊隙内，在该辊隙内形成的纤网，通过在其中一个辊(6)上施加负压，被接收在水平传送带(19)上。

Description

生产非织造布的机械设备及其调节方法和所获得的非织造布
本发明涉及生产非织造布的机械设备，还涉及其调节方法，以及利用这些机械设备获得的非织造布。
专利号为1,785,712的联邦德国专利描述了一种生产非织造布的机械设备，该机械设备包括一种装置，该装置可以将连续的细丝喷射到两个具有水平轴的旋转驱动辊之间的辊隙内，从而形成水平幕。该细丝在两个辊上沉积成纤网，两个辊形成一个从入口向出口会聚的通道。这样获得的包含连续细丝的非织造布，在其中部，大部分细丝主要定向为垂直于非织造布表面，而在其两侧向部，大部分细丝主要定向为平行于非织造布表面(这称为Z结构)。大量细丝可以伸展到中部和侧向部，该侧向部即上部和下部。
水平喷射细丝的机械设备在技术上已完全由垂直喷射细丝的机械设备所取代，特别是由可以提供对称非织造布的纺粘机械设备取代，因为重力作用不会导致任何不对称。这些纺粘机械设备通常从上到下连续地由以下几部分组成，即：挤出机、冷却区、吸力装置以及用于使气流偏转和减速的装置，所述挤压机用于将熔融有机聚合物进给到喷丝头，所述喷丝头可以产生连续细丝幕，所述冷却区使得挤出的细丝至少表面部分被固化，所述的吸力装置可以使细丝幕受到可引起细丝变细的高速气流的作用，所述的使气流偏转和减速的装置使得细丝随机分布在传送带上。然而，这些纺粘设备不能生产出上述联邦德国专利所提到的机械设备生产的那种类型的产品。
在专利号为US-4 089 720的美国专利中，纤网在两个辊的出口处的两个传送带之间被持续挤压。这种对几乎不能粘附且易破坏的纤网的挤压，会损坏仅瞬间获得的所期望的Z结构。在德国专利DE-4 209 990中，其目的是采用平衡机构而不是会聚通道获得Z结构，这样，纤网刚好在两个传送带之间的辊的出口处受到挤压。美国专利US-4 952 265描述了一种利用通道中的水的特殊技术，其在辊之间不会聚。在美国专利US-6 588 080 B1中，纤网在离开辊以后，保持垂直定向。该Z结构在纤网的真实重量作用下会变形。仅暂时获得这种Z结构。
本发明的目的是提供一种生产非织造布的机械设备，用于生产特别是上述类型的非织造布，而且在该设备中，尤其是在纺粘设备中，垂直喷射连续的细丝，从而，使该设备更易生产出对称非织造布，特别是可以以一种新颖的方式调节该设备的操作。
因此本发明的一个目的是提供一种用于生产非织造布的机械设备，包括用于将连续细丝喷射到两个表面上的装置，所述两个表面中至少有一个是移动的表面；还包括用于将喷射的细丝沉积成纤网的装置，通过使所述纤网从入口向出口下降而在两表面之间限定纤网的会聚通道，并且驱动所述纤网穿过通道，其特征在于，在出口处设有装置，以便将纤网以非垂直方向偏转到用于接收纤网的传送带上，所述纤网从离开出口到传送带间仅与至多一个传送带接触。从而保持纤网的Z结构。在出口和随后的纤网结构设置机构之间的任何位置处，偏转装置使偏转纤网仅与一个传送带接触。经过通道的最窄处后，在出口处立即发生方向变化。从入口向出口的方向是下降方向，优选的是垂直方向。
然而，在上述的联邦德国专利中，强调通过确保纤网水平，来收集离开两个辊的纤网，这样纤网很容易被传送带接收和支撑，并且随后水平喷射细丝幕，本发明与该项技术相反。现在已了解到，与水平细丝幕的重力所产生的问题相比，收集非水平纤网的困难更容易解决。
优选的，提供一种用于将纤网以非垂直方向进行偏转的装置，尤其是提供一种将纤网以水平方向进行偏转的装置。
通过在离开会聚通道时，使纤网从垂直方向偏转到水平方向，就有可能从纺粘塔的所有优点中受益，甚至优选地，有可能利用具有的新调节参数，即纤网的开始位置，尤其是纤网的水平位置，以改变调节参数，从而方便而精确地确保该机械设备正确操作。
因此，本发明的另一目的是提供调节生产非织造布的机械设备的一种方法，其中包含连续细丝的纤网被沉积在移动表面上，选取与纤网有关的调节参数，根据所述调节参数设定机械设备的调节参数，其特征在于，进行安排使得纤网的开始位置可以改变，并且选取该纤网的开始位置用作调节参数。特别是，进行安排使得纤网具有下降的初始部分，尤其是有垂直部分，并且选取纤网的起始水平位置用作调节参数。
于是，存在一种与纤网直接相关的调节参数，该参数的探测是非破坏性的，它特别与纤网的开始位置有关。因此，如果存在生产设备的故障，反应速度会更为迅速，一方面是因为调节参数与纤网有关，并且该参数被尽快地取自该纤网，另一方面是因为使用高速光学装置几乎立刻就可以检测到该位置或水平位置。
本发明的另一个目的是包含连续细丝的非织造布，在中心部分，大部分细丝主要定向为垂直于非织造布的表面，在两侧向部分，大部分细丝主要定向为平行于非织造布表面，至少许多细丝伸展进入中部和两侧向部内，其特征在于，一个侧向部分具有不同于另一个侧向部分的细丝取向、厚度和/或密度。
在根据本发明的机械设备中，两个移动的沉积面可由第一辊和第二辊提供，该第一辊和第二辊朝相反方向旋转，该第一辊和第二辊之间的辊隙限定所述通道。优选的，提供一种装置，用于调节两个辊之间的辊隙和/或两个辊的旋转速度。通过调节两个辊之间的辊隙，可以在出口的上游或通道的会聚点保持一定量的细丝，并且在沉积期间，还可能以该方式来调节细丝环的尺寸。通过调节辊的旋转速度，也可以调节在出口上游的会聚通道中存在的细丝数量。也可以提供一种装置，用以使辊的旋转速度变化与偏转装置后的接收纤网的传送带的速度变化同步。该辊可具有不同的直径。根据本发明的另一个实施例，提供的两个通过辊的传送带在辊隙处会聚，这些传送带形成会聚通道，并且优选的设有用以调节会聚角的装置。该装置还可以调节在出口上游的通道内存在的细丝数量。
在这两种情况下，辊内部提供一种吸力。每个辊包括有中部的固定部分，有一刚性透气筒绕所述中部的固定部分旋转，其自身由套筒或织物覆盖。该吸力还可被调节，以便对细丝环的形状及其在辊表面上的沉积产生影响。这样可以在辊的表面形成厚度可变的侧向部分，进而改变纤网的侧向部细丝相对于纤网中部的细丝的比率，当纤网水平时，所述纤网的侧向部的细丝稍微水平，纤网中部的细丝稍微垂直，也就是说，沿纤网的厚度方向定向。优选的，每个辊具有其自身的吸力装置。
在出口处通道的尺寸，或两个辊之间的最小距离，或越过此处的两个传送带之间的最小距离优选的在0.5到50mm之间。会聚角优选的在20°和120°之间。入口处通道的尺寸优选的在10到400mm之间。辊的半径优选的在50到500mm之间。
根据一个优选实施例，通过使第一辊具有大于第二棍的吸力区，形成使细丝偏转的装置。特别是，第一辊内部设置第一隔室，该第一隔室由分别处在12点钟和10点钟之间的某个位置的径向壁，和处在8点钟到5点钟之间的某个位置，优选的在7点到6点之间的某个位置的径向壁限定，第二辊内部设置第二隔室，该第二隔室由分别处在12点钟和2点钟之间的某个位置的径向壁和处于2点钟到4点钟之间某个位置的径向壁限定，并通过装置A在这两个隔室内产生负压。优选的，将第一隔室分割成上下两个小隔室，每个小隔室具有其自身的吸力装置。如通常在纺粘设备中那样，通道中形成的纤网直到它采用通常的水平方向并且得到传送带的支撑后，才被第一辊挤压。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于将附加材料输送到细丝内的装置。该附加材料可以是粘合材料和/或纤维，细丝和/或包括粘合材料的复合细丝。粘合剂可在会聚通道之前/之后注射到细丝内。双组分的细丝也可直接通过纺粘塔来生产，部分细丝可通过粘合剂成形。细丝也可以仅沿着喷丝头侧向为双组分细丝，这种情况下，其主要沿着侧向部分布在非织造布内。也可以将纤维以熔喷形式或短纤维的形式引入纺粘塔。还可以借助气流成网设备将纤维沉积在纤网的表面上。纤网离开通道并且偏转后，当其包括粘合剂时，可以通过加热装置，加压装置，喷水固结装置，或通过机械针刺固结装置来进行固结。还可提供一种用于测量通道下游的纤网的装置。
在获得的非织造布中，中部的密度优选的低于侧向部的密度，优选的至少低10％。每单位面积的非织造布的重量优选的在50到2000g/m2之间，更优选的在200到1200g/m2之间。该非织造布优选的具有1到100mm的厚度，中部厚度优选的为超过非织造布厚度的50％，并且更优选的为非织造布厚度的50％到90％之间。中部粘合剂的含量优选的小于侧向部分粘合剂的含量。优选的，这些细丝具有高于3分特(dtex)的较高的线密度。
本发明的最后一个目的是包含连续细丝的非织造布的用途，其可用作结构材料，尤其是具有声学特性的材料，在其中部，大多数细丝主要定向为垂直于非织造布表面，在其两侧向部内，大部分细丝主要定向为平行于非织造布表面，至少许多细丝伸展进入中部和两侧向部分内。由于细丝在中部几乎成垂直于表面的排列，该非织造布在横向具有较好的承受压力的能力。利用粘合剂和提供的10分特(dtex)以下的纤维，可产生均匀弹性(泡沫材料)性质。在两个侧向部内，水平排列并且固结的细丝具有良好的弯曲强度，并且可以阻止任何锋利物穿透该非织造布。
有利的是，由于其厚度(＞10mm)和刚度足以自承重，并由于其良好的声学特性，该非织造布可用于汽车，铁路，和航空工业。特别是，它可用作具有良好吸音性和稳定形状的汽车顶或门板，并可在其一个或两个表面上覆盖装饰透气涂层。
该非织造布还可用作家用电器设备，打印机或复印机的包装。可用作工程和建筑物的绝缘材料，还可用作地板甚至马路的阻尼层。它可与刚性化涂层相结合。
本发明还涉及一种包含根据本发明的非织造布的材料，该材料优选的仅在其中一个表面上涂有通过熔喷获得的非织造布。这种新颖的产品具有如下特性：
-弹性；
-很好的分层性；
-能模制和热成形；
-150到6000Ns/m3之间的AFR(气流阻，Rt，参见WO2004/088025)；和
-很好的声学特性。
使用的材料特征：
-SB(纺粘)：PET+CoPET，PBT+CoPBT，50％-50％，或90％-10％，优选的70％-30％，重量比；
-每单位面积的重量：500-2000g/m2，
-细丝直径：20-60μm；
-MB(熔喷)：PET，CoPET，PBT，CoPBT，PP，PA，PE；
-每单位面积的重量：10-100g/m2；
-纤维或细丝直径：1-10μm；
PET：聚酯
CoPET：共聚多酯；
PBT：聚丁烯；
CoPBT：共聚丁烯；
PP：聚丙烯
PA：聚酰胺；
PE：聚乙烯
熔喷工艺是熔融聚合物挤压成高速热水蒸汽，并将该熔融聚合物转化成纤维的工艺。该熔融塑料通过高速热气，经由挤出机的机头喷嘴进行熔喷。通过挤出机输出的细丝在其成形期间变细，直到断裂。与在纺粘非织造布中形成的那些连续的细丝不同，该纤维长度变短。如此产生的短纤维通过冷却空气在移动带上或滚筒上展开，彼此相互连接，以便形成细纤维的白色不透明纤网，称为成形织物。
在附图中，仅作为示例：
图1为本发明的机械设备的截面示意图；
图2为类似图1的可替换的实施例的示意图；
图3为本发明的非织造布的截面示意图；
图4为相应于图1的部分截面示意图，并显示用以调节操作的元件；
图5为调节电路的电路图；以及
图6为用以获得图3的非织造布的另一调节方法的部分透视图。
图1中的设备包括纺粘塔，该纺粘塔在其顶部具有喷丝头1，随后是冷却区2，再向下是用于使细丝变细的吸力装置3，以及扩散器4，扩散器4将细丝F以垂直于该图平面的细丝幕形式送入具有水平轴的两个辊6和7之间的辊隙内。每个辊由固定圆筒8组成，该固定圆筒8由半径为250mm的透气套筒9环绕。隔室12通过径向壁10，11限定在第二辊的圆筒8内。径向壁伸展超出圆筒8的全长。在辊的横截面上，径向壁10处于如图所示的1点钟的位置，而径向壁11在3点钟位置。图中字母A表示的吸力在隔室12内产生负压。以左侧第二辊7中相同方式，在右侧第一辊6内，由处在11点钟位置的径向壁14和处在6点钟位置的径向壁15构成隔室13。辊沿箭头f1和f2所示的各自方向被驱动，且以相同速度旋转。双向箭头16表示两辊可以相互靠近或者远离，从而调整两个辊之间的最小距离，该最小距离对应于两个辊之间所限定的通道的出口17，该通道入口对应于辊上沉积细丝的水平位置18，从而在入口18和出口17之间产生细丝团。
由于在隔室13内产生的负压A，借助辊6和7在细丝团上施加压力而形成的纤网N向右偏转，使其形成水平位置，并且由传送带18的上带所接收，传送到用于两侧加热的装置20，到两个测量辊R之间，接着，传送到熔喷沉积装置21，以及传送到水喷射或热(70-90℃)砑光固结装置22。卷轴B输出的功能层C也在纤网N下方传送。
图2所示的机械设备与图1所示的设备区别在于辊6，7用作在通道上会聚的传送带23，24的回转辊，并且设有吸力箱25。传送带23，24经过设置在辊6和7上方的各自回转辊33和34。两个辊33和34之间的距离可以按照箭头35所示的方向调节，从而调节辊33和34的会聚角。
根据图1中的一个实施例，图4显示了在两个辊之间的会聚通道的入口处对细丝团水平位置进行调节。多光束的光电管26在通道内检测细丝团的水平位置。径向壁38将第一隔室分成两个小隔室39和40，小隔室39和40分别通过线路41，42和阀43，44与产生吸力的真空泵45，46连通。
图5显示调节电路示意图。监测器26将水平信号L(t)经由线路27发送到控制器28，该控制器根据水平信号控制辊的旋转速度T，并随后将速度信号经由线路29-1，29-2和29-3发送到放大器A1，A2，A3，经由线路30-1，30-2和30-3驱动马达M1，M2，M3，从而驱动辊6，7和传送带19的驱动辊。该控制器28还可使马达M1和M2的速度变化与马达M3的速度变化同步，反之亦然。
图6显示带有激光束31的透视图，该激光束用以检测位于两个辊之间通道中的细丝团的水平位置。监测器获得的信号通常用于控制辊6，7和/或传送带19的驱动辊的旋转速度，控制辊6，7之间的距离和/或传送带23，24的倾角。
因此，借助监测器31控制这些调节参数，可以使纤网具有不同的特性，特别是厚度，也可以生产出图3中所示的非织造布。该非织造布包括中部36和侧向部32，37，非织造布全长的厚度基本相同。在中部36，细丝基本平行于非织造布的表面，在侧向部32，37，细丝基本垂直于这些较大表面。平均起来，与中部的细丝相比，至少有一个侧向部的细丝方向更垂直于非织造布的表面。然而，侧向部32比侧向部37厚，和/或疏松，和/或具有不同的细丝方向。两个侧向部32，37之间的差异，可以通过在传送带23和24之间采用不同的倾角，和/或设置辊6，7不同的直径和/或不同速度来获得。

Claims (27)

1.一种用于生产非织造布的机械设备，包括用于将连续细丝喷射到两个表面(6，7)上的装置(1到4)，所述两个表面(6，7)中至少有一个是移动的表面，和用于将喷射的细丝(F)沉积成纤网(N)的装置，通过使所述纤网从入口(18)向出口(17)下降而在表面(6，7)之间限定纤网(N)的会聚通道，并且驱动所述纤网(N)穿过通道，其特征在于，在出口(17)处设有装置(13，A)，所述装置(13，A)用于使纤网(N)以非垂直方向偏转到用于接收纤网(N)的传送带(19)上，所述纤网从离开出口到传送带(19)间仅与至多一个传送带(23)接触。
2.根据权利要求1所述的机械设备，其特征在于，所述的非垂直方向为水平方向。
3.根据权利要求1或2所述的机械设备，其特征在于，所述两个表面(6，7)由第一辊(6)和第二辊(7)提供，所述两辊之间的辊隙构成所述通道，所述两辊沿相反方向旋转。
4.根据权利要求3所述的机械设备，其特征在于，包括用于调节辊的旋转速度的装置，和用于使辊的旋转速度的变化与置于偏转装置后的接收纤网的传送带的速度变化同步的装置。
5.根据权利要求4所述的机械设备，其特征在于，置于偏转装置后的接收纤网的传送带的速度可调。
6.根据权利要求3，4或5所述的机械设备，其特征在于，包括用于调节辊隙的装置。
7.根据权利要求1或2所述的机械设备，其特征在于，两个表面由分别经过两个辊(6，7)的两个传送带(23，24)形成，在其辊隙会聚。
8.根据权利要求7所述的机械设备，其特征在于，包括一种用于调节传送带(23，24)的会聚角的装置。
9.根据权利要求3到8中任一项所述的机械设备，其特征在于，所述辊具有透气表面，在所述辊内设置有吸力装置(A)。
10.根据权利要求9所述的机械设备，其特征在于，包括用于调节由吸力装置(A)所产生的吸力的装置。
11.根据权利要求9或10所述的机械设备，其特征在于，每个辊具有其自身的吸力装置。
12.根据权利要求9到11中任一项所述的机械设备，其特征在于，在第一辊(6)内具有第一隔室(13)，通过分别处于12点钟到10点钟之间位置和处于8点钟到5点钟之间的位置的径向壁(14，15)限定，在第二辊(7)内具有第二隔室(12)，通过分别处于12钟点到2点钟之间位置和处于2点钟到4点钟之间位置的径向壁(10，11)限定，还包括用以在所述两个隔室内产生负压的装置(A)。
13.根据权利要求12所述的机械设备，其特征在于，第一隔室(13)分成上部和下部的两个小隔室，每个小隔室具有其自身的吸力装置。
14.根据前述任一权利要求所述的机械设备，其特征在于，包括用于输送附加材料的装置。
15.根据前述任一权利要求所述的机械设备，其特征在于，附加材料是粘合材料和/或纤维和/或细丝，所述细丝可以是包括粘合材料的复合细丝。
16.根据权利要求15所述的机械设备，其特征在于，包括位于所述通道下游的用于加热所述纤网的装置。
17.根据权利要求15或16所述的机械设备，其特征在于，包括位于所述通道下游的用于测量所述纤网的装置。
18.根据前述任一权利要求所述的机械设备，其特征在于，包括位于所述通道下游的用于固结所述纤网的装置。
19.一种用于调节生产非织造布机械设备的方法，包含连续细丝的纤网被沉积在移动表面上，选取与纤网有关的调节参数，根据所述调节参数设定机械设备的调节参数，其特征在于，进行安排使得纤网的开始位置可以改变，并且选取该纤网的开始位置用作调节参数。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进行安排使得该纤网具有下降的初始部分，并且选取起始水平位置用作调节参数。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述调节参数是两个沉积表面之间的距离。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述调节参数是沉积表面的速度。
23.根据权利要求20到22中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节参数是两个沉积表面的会聚角。
24.一种包括连续细丝的非织造布的用途，可用作结构材料尤其是具有声学特性的材料，在所述非织造布中部，大部分细丝主要定向为垂直于非织造布的表面，在所述非织造布的两个侧向部内，大部分细丝主要定向为平行于非织造布的表面，至少许多细丝伸展进入该中部和两个侧向部内。
25.一种材料，其特征在于，包括一种包含连续细丝的非织造布，在所述非织造布中部内，大部分细丝主要定向为垂直于非织造布的表面，在所述非织造布的两个侧向部内，大部分细丝主要定向为平行于非织造布的表面，至少许多细丝伸展进入中部和侧向部内，并涂敷通过熔喷获得的非织造布。
26.根据权利要求25所述的材料，其特征在于，非织造布的单位面积的重量是50到2000g/m2，通过熔喷获得非织造布的单位面积重量是10到100g/m2。
27.根据权利要求25或26所述的材料，其特征在于，非织造布的细丝直径是20到60μm，通过熔喷获得非织造布的直径是1到10μm。
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