CZ307298A3

CZ307298A3 - Způsob výroby netkaných textilií a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ307298A3
Application number: CZ983072A
Authority: CZ
Inventors: Edward L. Brignola; Alvin A. Fleck; Price W. Lacroix; Edward K. Willis; Leon H. Zimmerman
Original assignee: Reemay Inc.
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 1999-01-13
Also published as: EP0902850A1; KR100426546B1; ZA971940B; NZ331642A; DE69730025T2; NO984483L; US5665300A; UA46838C2; CA2248258C; TR199801914T2; WO1997036026A1; CN1097100C; CA2248258A1; RU2148683C1; LT98151A; DE69730025D1; CZ295147B6; IL126025A; EE9800314A; CN1214742A

Description

(57) Anotace:

Tavitelný termoplastový polymerní materiál se vytlačuje v roztaveném stavu pro vytvoření multifilní řady /2/ vláken. Dále se ochlazuje a navíjí, kolem alespoň dvou vzájemně oddělených hnaných převíjejících válců /14, 16/, kolem nichž je uspořádán kryt /12/. Ochlazování a navíjení před uložením materiálu k vytvoření rouna /40/, které se dále spojuje k vyCO tvoření netkaného výrobku. Převíjející válce /14, 16/ vyvozují tažnou sílu na multifilní řadu /2/ vláken, k provedení dloužení roztavené multifilní řady /2/ vláken před jejích úplným ztuhnutím. Kryt /12/ umožňuje samonatahování multifilní řady /2/ vláken kolem převíjejících válců /14, 16/. Pneumatická tryska /32/ umístěná u výstupního konce /24/ krytu /12/ podporuje vytváření kontaktu multifilní řady /2/ vláken s převíjejícími válci /14, 16/ pro usnadnění vytvoření stejnoměrné tažné síly a vytahuje multifilní řadu /2/ vláken ve směru její délky k ukládan čímu zařízení /38/, kde se ukládá. Takto se může vytvářet vysoce stejnoměrně netkaný výrobek na efektivní bázi pro spotřební a průmyslové použití.

ϊ '··· ? · , · · · * h»· ·? ·· ·· toto · ·· ··

1.76401/HK

Způsob -a—gérrÝgoní—prrcr výrobu netkaných J-á-tek «ť^zv^ís·/?/ £ črf&n/ <3

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro výrobu netkaných látek. Netkané látky představují důležité komerční výrobky pro spotřební a průmyslové použití. Takové výrobky mají obvykle vlastnosti a vzhled textilií a používají se jako složky jednorázových plen, v automobilovém průmyslu a dále ve výrobě zdravotního prádla, domovního vybavení, filtračních látek, podložení koberců, podkladů pro změkčení tkanin, surových krytinových lepenek, geotextilií atd.

Dosavadní stav techniky

V dosavadním stavu techniky jsou známé technologie, kde roztavený tavitelný termoplastický polymerní materiál prochází zvlákňovaeími tryskami k vytvoření loultif i lního vlákenného útvaru tvořeného řadou vláken, dlouží se ke zvýšení houževnatosti, prochází chladící oblastí, kde dochází k tuhnutí, ukládá se na ukládacím zařízení k vytvoření rouna, které se spojuje pro vytvoření netkané látky. Dloužení nebo zeslabování řady vláken, vytlačené v roztaveném stavu, se v minulosti provádělo průchodem pneumatickou poháněči tryskou nebo navíjením na hnané převíjecí válce. V americkém patentovém spisu US 5,439,364 je uvedeno zařízení používající jak převíjecí válce, tak proud plynu. Zařízení používané v minulosti k výrobě netkaných látek bylo obvykle velice finančně nákladné, mělo mnoho zvlákňovacích poloh, spotřebovávalo velké objemy vzduchu a jeho nevýhodou bylo, že vykazovalo nestálý denier (váhovou jednotku pro přižij pro zájemce o účinné vytvoření netkané látky na ekonomickém základě.

• ·· ·

Podstata vynálezu

Cílera vynálezu je vytvoření zdokonaleného způsobu výroby netkaných látek.

Cílem vynálezu je dále vytvoření způsobu výroby netkaných látek, který se muže provádět na efektivní bázi pro vytvoření v podstatě stejnoměrného výrobku, který má uspokojivě vyvážené vlastnosti.

Cílem vynálezu je dále vytvoření způsobu výroby netkaných látek, který jsou poměrně uživatelsky příjemné a poskytují možnost rutinní výroby jakostní netkané látky, v podstatě bez nutnosti zbytečného navíjení na válec.

Cílem vynálezu je dále vytvoření zdokonaleného způsobu výroby netkaných látek, kde řada vláken má schopnost samonatahování a vyžaduje minimální zásahy operátora.

Cílem vynálezu je dále vytvoření zdokonalené technologie výroby, která se může pružně přizpůsobit chemickému složení' tavitelného termoplastického polymerního materiálu, -tvořícího ---------*· výchozí materiál.

Cílem vynálezu je dále vytvoření způsobu výrobý, který umožňuje vyrábět s dobrým řízením denieru, v podstatě lehký netkaný výrobek, při. poměrně vysoké rychlosti zvlákňování na spolehlivé bázi.

Dalším cílera vynálezu je vytvoření zdokonaleného způsobu výroby netkaných látek, který současně umožňuje snížení investičních i provozních nákladů.'

Dalším cílem vynálezu je vytvoření způsobu výroby netkaných látek. kde snížení provozních nákladů je možné vzhledem k požadavku na proud vzduchu, při porovnánání s technologií podle stavu techniky zahrnující použití vzduchové poháněči trysky k provádění zeslabení.

Dalším cílem vynálezu je vytvoření zdokonaleného zařízení k výrobě netkaných látek.

fe···'¹ •1 ··« · · · ··· ·- ¹ · ·• fe *· • fe· · · ·· · ·· ·· ve směru zařízením,

Tyto a další cíle, a také rozsah, podstata a využití vynálezu budou jasné odborníkům v oboru technologie netkaných látek z následujícího podrobného popisu a z připojených nároků Bylo zjištěno, že ve způsobu výroby netkaných látek, kde roztavený tavitelný polymerní materiál se protlačuje řadou vyt1ačovacích otvorů pro vytvoření multifilní řady vláken, a tato multifilní řada vláken se dlouží pro zvýšení její houževnatosti, a podává se do chladící oblasti, kde dochází k tuhnutí, a ukládá se na ukládacím zařízení pro vytváření rouna a spojuje se k vytvoření netkané látky, bylo dosaženo zlepšeného výsledku, tím, že multifilní řada vláken prochází chladící oblastí a ukládacím kolem alespoň dvou vzájemně oddělených hnaných převíjecích válců, kde v oblasti, kde multifilní řada vláken přichází do kontaktu s převíjecíni válci, je kolem těchto válců uspořádán kryt, mající vstupní konec a výstupní konec, uspořádaný tak, že vstupní konec krytu přijímá multifilní řadu vláken, na kterou je vyvozována tažná síla zejména působením vzájemně oddělených hnaných převíjecích válců k provedení dloužení multifilní řady vláken těsně u vytlačovacích otvorů, a že se vyvozuje další tažná síla na multifilní řadu vláken jejím průchodem pneumatickou poháněči tryskou, umístěnou u výstupního konce krytu, která kontakt multifilní rady vláken své délky mezi kde se navíjí podporuje se vzajemne oddělenými hnanými převíjecími válci, a vytahuje multifilní řadu vláken ve směru její délky z výstupního konce krytu směrem k ukládacímu zařízení.

Zařízení k výrobě netkaných látek podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvořeno kombinací:

Ca) rady otvorů pro vytlačováni' v roztaveném stavu umožňující vytvoření multifilní řady vláken po vytlačení roztaveného termoplastického polymerního materiálu, _# ···♦' ;·ι • *!

«··« ♦ tuhnutí roztavené vláken po jejím

Cb) chladící oblasti umožňující provedení multifilní termoplast ické polymerní řady vytlačení v roztaveném stavu,

Cc) alespoň dvou vzájemně oddělených hnaných převíjecích válců umístěných pod chladící oblastí, kde v oblastí, kde multifilní rada vláken přichází do kontaktu s převíjecíni válci, je kolem těchto válců uspořádán kryt, mající vstupní konec a výstupní konec, přičemž kryt je uspořádán s možností uložení multifilní termoplastické polymerní řady vláken, a hnané prevíječí válce jsou uspořádány s možností vyvozování tažné síly na multifilní termoplastickou polymerní řadu vláken, k provedení dloužení multifilní řady vláken těsně u vytlačovacích otvorů,

Cd) pneumatické poháněči trysky umístěné u výstupního konce krytu, uspořádané s možností podporování kontaktu multifilní termoplastické polymerní rady vláken se vzájemně oddělenými hnanými prevíjecími válci a dále s možností vytahování

-multifilní termoplastické polymerní rady vláken ve směru jejídélky z výstupního konce krytu,

Ce) ukládacího zařízení umístěného v odstupu pod pneumatickou poháněči tryskou, uspořádaného s možností zachycení multifilní termoplastické polymerní řady vláken a usnadnění jejího ukládání pro vytvoření rouna a

Cf) spojovacího zařízení, uspořádaného s možností spojování multifilní termoplastické polymerní řady vláken po vytvoření rouna pro vytvoření netkané látky.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, kde na obr-1 je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu k provádění zdokonaleného způsobu výroby netkané látky podle vynálezu, na «

···· ···· φφ φφφ

φ.

φφ

Φφφφ * φ φ. · φφ φφ obr.2 je v řezu a ve zvětšeném měřítku podrobněji znázorněno uspořádání polymerních okrajů, které mohou být umístěny v oblastech, kde se kxyt přibližuje k převíječím válcům k vytvoření v podstatě plynul ého průchodu.

Příklady provedení vynálezu

Výchozím materiálem použitým k výrobě netkané látky je tavitelný termoplastický polymerní materiál, který se může vytlačovat v roztaveném stavu k vytváření nekonečných vláken.

Vhodné polymerní materiály zahrnují polyolefiny, jako je polypropylen a dále polyestery. Izotaktický polypropylen je přednostní forma polypropylenu- Zvláště výhodný izotaktický * polypropylen má rychlost tečení v roztaveném stavu as i 4 až 50 gramů/10 minut, jak je stanoveno podle ASTM D-1238. . ;

Polyestery se běžně vytvářejí reakcí nějaké aromatické di karboxylové kysel-iny ' Cnapříklad kyseliny · teref talové, ’ isoftalové. naftalendikarboxylové atd.) a nějakého a1ky1englykolu Cnapříklad ethylenglykolu, propylenglykolu atd-) jako diolu. Ve výhodném provedení je po 1 y es textem zejména polyethylenterOftalát.. Zvlášt výhodný polyethylentereftalát jako výchozí materiál má vnitřní viskozitu Cl.V.) přibližně 0,64 až 0,69 Cnapříklad 0,685) gramů na decilitr, teplotu skelného přechodu asi 75° až 80°C a teplotu tavení asi 260°C. Taková vnitrní viskozita může být zjištěna, když 0.1 g poiytehýlenutereftalátu se rozpustí v 25 ml rozpouštědla složeného ze směsi 1 = 1 hmotnostních kyseliny trifluorooctové a methylenchloridu, za použití viskozimetru č.50 Cannon-Fenske při 25°C. V polymerních řetězcích mohou být v menší koncentraci volitelně obsaženy jiné kopolymerované monomerní jednotky, než polyethylentereftalátV polyesterové řadě vláken mohou být v menší koncentraci také • AAA ·' · ··· • · · AA ·* obsažena některá vlákna polyethy lenisof talát.u, pro lepší přizpůsobení výsledného rouna ke spojování za tepla- Přídavé typické termoplastické polymerní materiály zahrnují polyamidy (například nylon-6 a nylon 6.6), polyethylen (například polyethylen s vysokou hustotou), polyurethan atd. Jelikož technologie tohoto vynálezu je poměrně šetrná k uživatelům, je dále možné použít recyklovaný materiál nebo materiál získaný roztavením plastového odpadu termoplastického polymerního materiálu (například recyklovaný polyethylentereftalát).

Když je výchozím termoplastickým polymerním materiálem polyester (například poyethylentereftalát), doporučuje se, aby jeho polymerní částice byly předzpracovány ohřevem za současného míchání při teplotě nad teplotou skelného přechodu a pod teplotou tavení, po dostatečnou dobu pro vypuzení vlhkosti a pro fyzikální úpravu povrchů částic tak, aby se staly v podstatě nelepivé. Výsledkem takového předzpracování je uspořádání nebo krystalizace povrchů zejména výchozího materiálu a následně lepší schopnost tečení polymerních částic a jejich snadného řiditelného-přemistování při jejich přivádění do zařízení pro vytlačování v roztaveném st.avu. Když polyesterové částice nejsou předzpracovány, mají sklon k hrudkování- Výchozí materiály, jako izotaktický polypropylen, nemusí být vystaveny takovému předzpracování, jelikož zásadně nemají, přirozený sklon k hrudkování. Obsah vlhkosti výchozího polyethylentereftalátu nesmí zejména přesáhnout. 25 ppm před vytlačováním.

Tavitelný termoplastický polymerní materiál se ohřívá na teplotu vyšší než je jeho teplota tavení (například obvykle na teplotu přibližně 20°C až 60°C nad teplotu tavení) a dopravuje se do řady vytlačovacích otvorů pro vytlačování v roztaveném stavu (t.. j. do zvlákiíovací trysky s mnoha otvory. Polymerní materiál se obvykle taví. při průchodu «••φ * φ «φφ * • φφ φ 4 • Φ «

ΦΦ «Φ ohřátým extruderem, filtruje se při průchodu zvlákňovacím vakem uloženým ve zvlákňovacím svazku a protlačuje se vytlačovacím otvorem řízenou rychlosti za použití měrného čerpadla. Je důležité, aby z roztaveného termoplastického polymeru byly odstraněny všechny pevné částečky materiálu tak, aby se vyloučilo zablokování otvorů zvlákňovací trysky. Rozměry vytlačovaeích otvorů se vybírají tak, aby bylo umožněno vytvoření multifilní rady vláken, kde jednotlivá vlákna mají požadovaný deníer po vytahování nebo prodlužování před úplným ztuhnutím, jak bude dále popsáno. Vhodné průměry otvorů pro vytlačování obvykle se obvykle pohybují v rozsahu asi 0,254 až 0,762 mm (10 až 30 mils). Jejich průřez může být kruhový nebo mohou mít jiný tvar, trojlaločný (trilóbální) nebo osmilaločný Coctalobální). hvězdicový tvar, tvar psí kosti atd. U po 1 yetliy lenteref ta latu se obvykle používají typické tlaky vaku přibližně 8 268 až 41 340 kPa (1 200 až 6 000 psi) a přibližně 6 890 až 31 005 kPa Cl 000 až 4 500 psi) -u - izotaktického polypropylenu. Když j,e výchozím materiálem polyethylentereftalát, je typická rychlost prostupu polymeru obvykle 0,4 až 2,0 gramů/min./ otvor, a když jé výchozím materiálem izotaktický polypropylen, je typická rychlost prostupu polymeru obvykle 0,2 až 1,5 gramů/min./otvor. Počet vytlačovaeích otvorů a jejich uspořádání se může široce měnit. Počet vytlačovaeích otvorů odpovídá počtu nekonečných vláken uvažovaných ve výsledném multíf i Iníiii vláknitém materiálu. Počet vytlačovaeích otvorů se například pohybuje v rozsahu přibližně 200 až 65 000. Takové otvory jsou obvykle uspořádány v četnosti 2 až 16 na cm² (10 až 100 na palec²). Ve výhodném provedení jsou vytlačovaní otvory uspořádány v přímočaré konfiguraci (t.j. jako přímočará zvlákňovací tryska). Takové zvlákňovací.trysky mohou mít. například šířku přibližně 0,1 až 4,0 metry (3,9 až 157,5 palců) nebo více, v závislosti na šířce netkané látky.

- 8 »»·· ···· • · · • · ·· • · * ·* »» která se má vyrobit. Alternativně se může použít mnohopolohové zvlákňovaeí uspořádání.

Pod vytlačovat- ím i otvory je uspořádána chladící oblast, pro tuhnutí multifilní řady vláken po jejím vytlačování v roztaveném stavu. Roztavená raultifilní řada vláken se přepravuje ve směru své délky chladící oblastí, zásobovanou plynem o nízké rychlosti a velkém objemu, kde se zejména ochlazuje v podstatě rovnoměrně bez nepřípustné turbulence. Roztavená multifilní řada vláken přechází v chladící oblasti od roztavené konzistence do polotuhé konzistence a od polotuhé konzistence do úplně tuhé konzistence. Před procesem tuhnutí, když probíhá bezprostředně pod vytlačovacími otvory, se multifilní řada vláken podrobuje podstatnému uzení a orientování polymerních molekul. Plynná atmosféra, obsažená v chladiči oblasti, zejména cirkuluje, pro účinnější zajištění přestupu tepla. Ve výhodném provedení způsobu je chladící oblast zásobována plynem o teplotě 10° až 60°C (například 10 až 50°C). a ve výhodnějším- provedení‘asi 10 až 30°C (například o pokojové teplotě nebo nižší teplotě). Chemické složení plynné atmosféry není rozhodující k provádění způsobu, za předpokladu, že plynná atmosféra není nadměrně reaktivní vzhledem k tavitelnému termoplastickému polymernímu materiálu.

V obzvláště výhodném provedení tohoto způsobu je plynná atmosféra v chladící oblasti tvořena vzduchem s relativní vlhkostí přibližně 50%'. Plynná atmosféra se zejména zavádí do chladící oblasti v příčném proudu a naráží průběžně na jednu nebo na obě strany řady vláken. Podobně se mohou použít jiná uspořádání chladícího proudu. Obvyklé délky chladící oblasti jsou v rozsahu 0,5 až 2,0 m (19,7 až 78,7 palce). Takové chladící oblasti mohou být uzavřeny a opatřeny prostředky pro řízené odčerpávání proudu plynu, který se do ní zavádí nebo může být jednoduše částečně nebo úplně otevřena do okolní

- 9 ···· · * · • · · toto* < ··· · · • · · · ·· ·· ·· ·· v řadě, kolem nichž Multifilní řada vláken atmosféry.

Ztuhlá multifilní řada vláken se navíjí alespoň na dva

I převíjecí válce, kolem nichž je uspořádán kryt, v oblastech, kde se multifilní řada vláken navíjí na tyto válce. Pokud je to žádoucí, může být uspořádána jedna nebo několik vzájemně oddělených přídavných dvojíc převíjecích válců umístěných je uspořádán stejný průběžný kryt. se navíjí alespoň na tyto převíjecí válce pod úhlem opásání přibližně 90 až 270 stupňů, a zejména v rozsahu přibližně 180 až 230 stupňů. Kryt je uspořádán v určité vzdálenosti od převíjecích válců a vytváří průběžný kanálek, jímž může řada vláken volně procházet. Převíjecí válce vytvářejí tažnou sílu na radu vláken, takže dokončí jejich úžení u vytlačovacích otvorů a před úplným ztuhnutím v chladící oblasti. Na výstupním konci krytu je umístěna pneumatická poháněči tryska, která špulupůsobí, v kontaktu s multifilní radou vláken, s oddělenými prevíjecími válci a vytahuje multifilní radu vláken ve směru její-s délky od výstupního konce krytu směrem k ukládacímu zařízení, kde se ukládá, jak bude dále popsáno.

Hnané převíjecí válce používané podle vynálezu mají délku, která přesahuje šířku vytvářené multifilní vlákenné netkané látky. Takové převíjecí válce mohou být vyrobeny z odlitého nebo strojně zpracovaného hliníku nebo z jiného trvanlivého materiálu. Povrch převíjecích válců je s výhodou hladký. Typické průměry převíjecích válců se obvykle pohybují v rozsahu přibližně.1.0 až 60 cm (3,9 až 32,6 palců). Ve výhodném provedení je průměr převíjecího válce přibližně 15 až 35 cm (5,9 až 13,8 palců). Pro odborníky v technologii zpracování vláken bude zřejmé, že průměr' válce a úhel opásání řady vláken z velké části určuje rozteč převíjecích válců. Během pracovních operací při provádění způsobu podle vynálezu jsou převíjecí válce obvykle poháněny obvodovou rychlostí φφφ ·®φφ

-10« ·

ΦΦΦΦ • · · • ΦΦΦΦ ν rozsahu přibližně 1 000 až 5 000 m/ιηίη. nebo více Cl 094 až 5 468 yds./min.), a zejména obvodovou rychlostí v rozsahu přibližně 1 500 až 3 500 m/min. (1 635 až 3 815 yds./min.).

Hnané válce přenášejí t-ažnou sílu na multifilní řadu vláken, kde se provádí podstatné úžení řady vláken, která je v oblasti umístěné před úplným ztuhnutím jednotlivých vláken umístěných v této řadě.

Existence krytu nebo pouzdra umístěného kolem převíjecích válců je klíčový význak celkové technologie podle vynálezu. Takový kryt je dostatečně vzdálený od povrchů převíjecích válců k vytvoření bezpřekážkového a průběžného uzavřeného průchodu k urovnání multifilní navíjené na převíječí válce, a také k nepřerušovaného proudu plynu od vstupního k výstupnímu konci. Ve výhodném provedení není vnitřní povrch krytu vzdálen od prevíjecích válců více než přibližně 2,5 cm Cl palec) a méně než přibližně 0,6 cia CO, 24 palce). Pneumatická poháněči tryska ve spojení s výstupním-.....-koncem krytu je příčinou, že plyn, jako je vzduch, je hnán do vstupního konce krytu a proudí plynule kolem povrchů prevíjecích válců, na nichž je uložena multifilní řada vláken, a je vytahována dolů směrem od poháněči trysky. Kryt, který vymezuje vnější okraj tohoto průchodu, je vytvořen jako poklop kolem může být vytvořen jako je rady vláken přizpůsobení průběžného převí jec ích trvaní, ivého mater i á 1 Ví válců a mateři álu, polymerní z jakéhokoliv nebo kovový je ki-yt vytvořen alespoň částečně z čirého a houževnatého materiálu, jehož polymerní řetězce jsou navzájem spojeny polykarbonátovými bloky, umožňující přímé pozorování řady vláken zvenku. Jestliže je vzdálenost krytu od. prevíjecích válců příliš velká, rychlost proudu plynu v krytu má tendenci k nadměrnému zpomalení, takže to vylučuje vytvoření zlepšeného kontaktu mezi multifilní řadou vláken a hnanými převí jecími. válci.

- 11 • · · > ΒΒΒΒ

Pro nej.lepší výsledky je oblast omezeného prostoru proudu plynu vytvořeného uvnitř krytu hladká a postatně bez překážek nebo oblastí, kde by mohly nastat ztráty proudění plynu, po celé délce krytu od vstupního do výstupního konce. Tak s,e vyloučí jakékoliv podstatné přerušení nebo ztráta proudění plynu v meziprostoru uvnitř krytu během provádění způsobu podle vynálezu. Když je proud plynu uvnitř krytu v podstatě plynulý a nepřerušený, takový, proud splňuje požadovanou funkci, zvýšení kontaktu mezi hnanými převíjecími válci a multifilní řadoví vláken, která se navíjí na převíjecí válce. Možnost proklouznutí multifilní řady. vláken při navíjení na převíjecí válce je překonána nebo je značně minimalizována. Ve výhodném provedení podle vynálezu je kryt opatřen polymerními okraji nebo výstupky Ct.j. aerodynamickými deflektory), které mohou být umístěny těsně u hnaných převíjecích válců po celé jejich délce v oblasti, která je bezprostředně uspořádána za místy, kde multifilní rada vláken vystupuje z převíjecích válců a bezprostředně' před místem, kde multifilní řada vláken zabírá se druhým převíjecím válcem. To umožňuje v podstatě úplné uzavření převíjecích válců těmito okrají, které se však mohou snadno rozmělnit zejména na jemný prášek, když při jdou do kontaktu s převí jecími. válci. Takové polymerní okraje zejména mají , poměrně vysokou teplotu tavení a přibližují se ke každému převíječírou válci, přičemž nechávají velice malou mezeru asi 0,1 až 0,08 mm <0.5 až 3 mils). Typické polymerní materiály vhodné k použití při vytváření polymerních okrajů zahrnují polyimidy, polyamidy, polyestery, polytertraf]uorethylen atdVolitelně mohou obsahovat plniva, jako je grafit. V krytu se udržuje rovnoměrný proud plynu a zabraňuje se nežádoucímu navinutí válce multifilní řadou vláken. Proto se minimalizuje nutnost přerušení řady vláken za účelem správného navinutí a zvyšuje se schopnost plynulého vytváření rovnoměrné výroby

9 9 ·99« 9 • 9 • •9 9 9 * 9 9 _z'9 · · · « 9999 ···« ·

9 9 9 ·

99 · · ·· netkané látky.

Pneumatická poháněči tryska umístěná na výstupním konci krytu vytváří na tomto výstupním konci plynulý proud plynu, jako ie proud vzduchu, směrovaný dolil. Taková poháněči tryska zavádí proud plynu v podstatě rovnoběžně s pohybem rady vláken, při průchodu, této řady otvorem vytvořeným v pneumatické poháněči trysce. Plynulý proud vzduchu celým krytem je vytvářen pomocí odsávání vyvozeného pneumatickou poháněči tryskou, společně s dodávkou plynu, dodatečně přiváděného do vstupního konce krytu a proudícího po celé délce krytu. Proud plynu vstupující do vstupního konce krytu se spojuje s proudem přiváděným pneumatickou poháněči tryskou. Plyn proudící směrem dolů přiváděný pneumatickou poháněči tryskou naráží na řadu vláken a vyvozuje další tažnou sílu na tuto radu vláken a pomáhá udržovat rovnoměrný kontakt s válcem, v podstatě bez prokluzování. Rychlost plynu vyvozovaná pneumatickou poháněči tryskou přesahuje obvodovou rychl ost hnaných převíjecích válců, takže se může* dosáhnout požadované tažné síly. Bylo zjištěno, že taková pneumatická poháněči tryska společně s proudem vzduchu vytvořeným v krytu usnadňuje dobrý kontakt s převíjeeími válci tak, aby se umožnilo stejnoměrné dloužení nekonečných vláken ve výsledné netkané látce. Pneumatická poháněči tryska vytváří napětí řady vláken, které pomáhá udržovat řadu vláken v dobrém kontaktu s převíjeeími válci. Vytváří se tak výrobek mající denier nejvyšší stejnoměrnosti, za současného vyloučení prokluzování mezi multifilní radou vláken a prevíjecíral válci během celého výrobního procesu. Pneumatická poháněči tryska neslouží k žádnému podstatnému vytahování nebo dloužení vláken společně s tažnou silou, která je primárně vyvozena otáčením hnaných převí jecích válců. Mohou, se také použít, pneumatické poháněč]' trysky, umožňující podávání multifilní řady vláken při jejich průchodu těmito tryskami, při ··« • ·

- 13 napětí pro dobré přidržení válcích. bez podstatného současném vyvozování dostatečného řady v 1 áken na prev í j ec í cli prokluzování.

Pokud je to žádoucí. může se na pohybující se řadu vláken volitelně předávat elekt.rostický náboj ze zdroje vysokého napětí a nízkého proudu, podle známých způsobů, na podporu ukládání vláken na ukládaei zařízení, jak bude dále popsáno.

Ukládaei zařízení je umístěno v odstupu pod pneumatickou poháněči tryskou, a umožňuje přijímání multifilní řady vláken a usnadňuje její ukládání pro vytváření rouna. Takové ukládaei zařízení je zejména tvořeno nekonečným otočným pásem, který je vysoce propustný pro vzduch, a který se běžně používá k vytváření netkaných látek, přičemž zespoda pásu se přivádí částečné vakuum, které přispívá k ukládání multifilnířady vláken na ukládaei zařízení pro vytváření rouna. Vakuum přiváděné zespoda zejména vyvažuje určitý stupen tlaku vzduchu vyvolaného pneumatickou poháněči tryskou. Jednotková hmotnost výsledného rouna může být nastavena libovolně úpravou rychlosti otočného pásu, na němž se ukládá rouno. Podpěrné zařízení je uspořádáno v dostatečné vzdálenosti v odstupu pod pneumatickou poháněči tryskou tak, aby se multifilní řada vláken samovolně kroutila a kadeřila alespoň v určitém rozsahu, když se její dopředný pohyb zpomaluje před ukládáním na ukládaei zařízení, v podstatě nahodilým způsobem. Přehnaně vysoké vyrovnáváni· vláken ve strojním směru je vyloučeno vzhledem k podstatnému nahodilému ukládání během vytváření rouna.

Multifilní řada vláken se potom dopravuje z ukládacího ukládacího zařízení ke spojovacímu zařízení, kde se sousední vlákna spojují dohromady k vytvoření netkané látky. Rouno se před spojováním obvykle dále stlačuje mechanickými prostředky, v souladu s technologiemi obvykle používanými při

1.4 φφφφ φ »φ φ známými ze stavu techniky dosáhne tepelným výrobě netkaných látek podle stavu techniky. Během spojování procházejí Částí mnít. Í.Í j ] ního rouna obvykle pod vysokým tlakem souborem česacích vyhřívaných válců a jsou zahřívány na teplotu měknutí nebo tavení, kde se sousední vlákna pomocí tohoto ohřevu trvale spojí nebo svaří ve spojovacích bodechJednotlivé vzory (t.j. body) spojování, s použitím spojování pomocí kalandrů nebo povrchového spojování (t.j. plochy) přes celý povrch rouna mohou být používány v souladu se způsoby Takového spojení se zejména spojením za současného použití tepla a tlaku. V obzvláště výhodném provedení je výsledná látka spojena v přerušovaných oddělených místech, za použití vzoru vybraného tak, aby byl kompatibilní s předpokládaným konečným použitím. .Obvyklé tlaky pro spojování se pohybují v rozsahu přibližně 17,9 až 89,4 kg/délkový cm (100 až 500 1 i ber/dél kovy palec) a plochy spojení se obvykle pohybují v rozsahu přibližně 10 až 30 procent povrchu vystavenému takovému spojování. Válce mohou být ohřívány pomocí cirkulujícího oleje nebo indukčním ohřevem, atd. Vhodné tepelné spojování je uvedeno v patentu US 5,298,097, který je zde uveden formou odkazu.

Netkaná látka podle vynálezu obvykle obsahuje nekonečná vlákna mající přibližně 1,1 až 22 dTex (j. až 20 denier). Polyetbyl entereft-alát má ve výhodném provedení přibližně 0,55 aŽ 8,8 dTex (0,5 až 8 denier) a v nejvýhodnějším provedení 1,6 až 5,5 dTex (1,5 až 5 denier). Izotaktický polypropylen má ve výhodném provedení přibližně 1,1 až 11 dTex (1 až 10 denier) a v nejvýhodnějším provedení 2,2 až 4,4 dTex (2 až 4 denier). 11 netkaných látek vyráběných podle tohoto vynálezu se dosáhne obvyklé houževnatosti vlákna z polyethylentereftalátu přibližně 2,2 až 3,4 dN/dTex (2,0 až 3,1 g/denier) a houževnatosti vlákna z izotaktického polypropylenu 13,2 až 17,7 dN/dTex (1,5 až 2 g/denler). Běžně se tak vyrobí poměrně stejnoměrné netkané látky o plošné hmotnosti přibližně 13,6 až 271,7 g/m² (04 až 8,0 oz/yd²). Ve výhodném provedení je plošná hmotnost přibližně 13,6 až 67,9 g/m² (04 až 2,0 oz/yd²). 2působem podle vynálezu se mohou zejména vyrábět, netkané látky, jejichž koeficient objemové hmotnosti rouna kolísá až do 4 procent vymezných pro celý vzorek 232 cm² (36 palců²).

Způsobem podle vynálezu se může vyrobit vysoce stejnoměrná netkaná látka na efektivní bázi, bez nutnosti tíživých investičních i provozních nákladů- Dalších úspor se může docílit použitím odpadních nebo recyklovaných termoplastických polymerních materiálů jako výchozího materiálu. Schopnost, samonatahování vláken u tohoto způsobu dále zaručuje minimální počáteční aktivitu pracovníků, a tím se maximalizuje výroba v daném zařízení.

Vynález bude dále popsán podle výkresu s odkazem na obr.l a 2. Mělo by však být samozřejmé, že vynález není omezen jen na specifické detaily stanovené v příkladech. '

Ve všech případech se dodával termoplastický polymerní materiál ve formě vloček do vyhřívaného (neznázorněného) extruderu MFM s jedním šnekem a dopravoval se v roztaveném stavu vyhřívaným dopravním potrubím do (neznázorněného) Zenithova čerpadla. o kapacitě 11,68 cm³/ot. (0.71 palce³/ot.) a do soustavy 1 sestávající z vaku a zvlákňovací trysky. Řídící tlak extruderu byl udržován přibližně na 3.445 kPa. (500 psi). Termoplastický polymer se v roztaveném stavu protlačoval soustavou 1 vaku a zvlákňovací trysky, obsahující filtrační médium, pro vytvoření roztavené multifilní termoplastické polymerní řady 2 vláken- Výsledná multifi lni řada 2 vláken se následně ochladila při průchodu chladící oblastí 4, o délce 0,91 m (36 palců), přičemž se současně z jedné strany vzduchovým potrubím 6 dodává vzduch o teplotě přibližně 13°C, který se přivádí k radě 2 vláken

V 4' · 4 ·

4 4 · * 4··· ¹ « 4 « · <

• · · · 44 v podstatě kolmo a v neturbulentnřm stavu o rychlosti proudu 35,9 cm/sec (110 fb-/rain).

Spodní Část 8 řady 2 vláken se potom přivádí do vstupního konce 10 krytu 12, který obklopuje převíjecí válce 14 a 16 v oblasti, kde řada vláken se navíjí kolem těchto převíjeních válčil 14 a 16. Převíjecí válce 14 a 16 měly průměr 19,4 cm (7,6 palce). Rada vláken zabírala s každým prevíjecím válcem pod uhlem přibližně 210 stupňů- Vnitřní povrch krytu 12 byl vzdálen od povrchu převíjecích válců 14 a 16 přibližně 2,5 cm (1 palec) v oblastech, kde se řada vláken navíjela kolem prevíjecích válců 14 a 16- Jak je znázorněno na obři, byl kryt opatřen polymerními výstupky nebo okraji 18, 20 a 22, pro usnadnění vytváření v podstatě úplného průchodu od vstupního konce 10 do výstupního konce 24 krytu 12- Detaily typického polymerního výstupku nebo okraje jsou podrobněji znázorněny na obr.2, kde na držáku 28 krytu 12* je upevněn výměnný polymerní okraj 26. Výměnný polymerní okraj a držák.....28 vytváří část krytu 12 ; kterou prochází řada vláken. Polymerní výstupek nebo okraj 18 podle obr.l odpovídá výměnnému polymernímu okraji 26 s držákem 28 podle obr.2. Jakýkoliv kontakt výměnného polymerního okraje 26 s převíječím válcem 14 způsobí rozmělnění tohoto okraje na prášek, aniž dojde k jakémukoliv podstatnému poškození převíjecfho válce. Na obr.2 je řada vláken označena vztahovou značkou 30 při svém výstupu z prvního převíjecího válce 14.

va i ce

16, jak jsou znázorněny na obr.l, usnadňují navíjení řady 2 vláken před jejím úplným ztuhnutím.

Na výstupním konci 24 krytu 12 byla umístěna pneumatická poháněči tryska 32, přičemž vzduch se přiváděl přiváděcím potrubím 34 a byl směrován směrem dolů, v podstatě rovnoběžně se směrem pohybu řady vláken. Tlak vzduchu v poháněči trysce 32 byl 186 kPa (27 psi) a jeho spotřeba byla přibližně 4,2 m(150 f t.3 ) za minutu.

Rychlost vzduchu vyvozená

- 17 é » · • · · ·· pneumatickou poháněči tryskou 32 přesáhla obvodovou rychlost prevíjecích válců 14 a 16- Pneumatická poháněči tryska 32 vyvozovala další tažnou sílu na řadu vláken, způsobenou přídavným vzduchem nasávaným do krytu 12 na vstupním konci 10, a vytvářela proud vzduchu po celé délce krytu 12 a usnadňovala tak stejnoměrné navíjení řady vláken na převíjecí válce 14 a 16, bez podstatného prokluzování, takže bylo umožněno stejnoměrné dloužení- Pneumatická poháněči tryska 32 také způsobila, že řada 36 vláken byla vytahována z výstupního konce 24 krytu 12 k ukládacímu zařízení 38, které bylo vytvořeno jako pohyblivý nekonečný pás propustný pro vzduchKdyž rada 36 vláken opustí pneumatickou poháněči trysku 32. její jednotlivá vlákna se zkadeří v podstatě náhodným způsobem, protože rychlost rady 36 vláken se sníží a její dopředný pohyb se zpomalí, jelikož na ni liž nepůsobí značná tažná síla. Rada vláken se potom ukládala na ukládacím . zařízení 38 v podstatě náhodným způsobem-: -Takové ukládačí zařízení 38 nebo ukládačí pás byly komerčně dostupné u firmy filbany International of Portland, Tenessee, pod označením Electrotech 20- Podpěrné zařízení 38 bylo umístěno s odstupem pod výstupním koncem pneumatické poháněči trysky 32Výsledné rouno 40 uložené na ukládacím zařízení 38 se dále dopravovalo kolem st/lačovacího válce 42 a vzorovacího a spojovacího válce 44. Vzorovací a spojovací válec 44. byl opatřen na svém povrchu yravírovaným diamantovým vzorem a byl vyhříván pro dosažení teploty měknutí a tavení termoplastického polymerního materiálu. Spojených oblastí přesahujících přibližně přes 20 procent povrchu rouna bylo dosaženo při průchodu rouna mezi stlačovacím válcem 42 a vzorovacím a spojovacím válcem 44. Výsledná netkaná látka se dále navinula a uložila na roli 46. Dále jsou popsány další podrobností obsažené v příkladech.

r * ♦♦ « · · « <

• » i ·· ·· ···· *

ft » · • »««

Příklad 1

Termoplastickým polymeruím materiálem byl komerčně dostupný polyethylen t-eref ta I át s vnitřní viskositou 0.685 g/ decilitr. Určení vnitrní viskozity již bylo popsáno. Tento polymerní materiál ve formě vloček byl předehřán na teplotu přibližně 174^θ0, aby se dosáhlo krystaljzace a byl vysušen suchým vzduchem při teplotě přibližně 149°C. Bylo použito tlaku zvlákňovacího vaku 13 780 kPa (2.000 psi). Zvláknovací. tryska obsahovala 384 otvorů stejnoměrně uspořádaných po její šířce 15.2 cm (6 palců). Kapiláry zvláknovací trysky měly tvar trojlalocný (trilobální) s délkou štěrbiny 0,38 mm (0,015 palce), s hloubkou štěrbiny 0,18.mm (0,007 palce) a.se šířkou štěrbiny 0,13 mra <0,005 palce). Roztavený polyethylentereftalát byl přiváděn rychlostí 1,2 gramu/mín./otvor a byl vytlačován při teplotě 307°C.

Hnané převíjecí válce 14 a 16 se otáčely obvodovou rychlostí přibl ižně2 743 m/min. (3 000 yds/min.)·. Vlákna výrobku, měla hodnotu dTexx přibližně 4,5 (denier 4,1) a houževnatost přibližně 20,3 dN/dTex (2,3 gramů na denier)Rychlost ukJádačfho· pásu 38 .se měnila tak, aby se vytvořilo netkané rouno, jehož objemová hmotnost kolísala od 13,6. do 135,8 g/m² (0,4 až 4,0 oz/yd²). Netkaný výrobek mající objemovou hmotnost 105,3 g/m² (3,1 oz/yd²) vykazoval kolísání koeficientu objemové hmotnosti pouze 4 procenta pro celý vzorek 232 cm² (36 palců²).

Příklad 2

Termoplastickým polymerním materiálem byl komerčně dostupný izotaktický polypropylen. jehož rychlost tečení v roztaveném stavu byla 40 gramů/10 minut, jak je stanoveno ♦ ·4

- 19 4« · « «·>« · · 4 «

«·44 4 44 • 44 · podle flSTM D-1238. Tento polymerní materiál by] dodáván ve formě vloček a byl vytlačován v roztaveném stavu. Bylo použito tlaku zv]áknovacího vaku 9 646 kPa Cl 400 psi). Zvláknovac.í tryska obsahovala 240 otvorů stejnoměrně uspořádaných po její šířce 30,5 cm <12 palců). Kapiláry zvláknovací trysky měly kruhový tvar o průměru 0,038 cm <0,015 palce) a délce štěrbiny 0,152 cm <0,060 palce). Roztavený izotaktický polypropylen byl přiváděn rychlostí 0,6 gramu/min./otvor a byl vytlačován při teplotě 22?°C.

Hnané převíjecí válce 14 a 16 se otáčely obvodovou rychlostí přibližně 1 829 m/mín. <2 000 yds/min.). Vlákna výrobku měla hodnotu dTexx přibližně 3,3 Cdenier 3,0) a houževnatost přibližně 15,9 dN/dTex <1,8 gramu na denier). Rychlost, ukládacího pásu 38 se měnila tak, aby se vytvořilo netkané rouno, jehož objemová hmotnost kolísala od 13,6 do 67,9 g/m² <0,4 až 2,0 oz/yd²). Netkaný výrobek mající objemovou hmotnost 44,1 g/m² <1,3 oz/yd²) vykazoval kolísání koeficientu objemové hmotnosti pouze 3,3· procenta pro Celý vzorek 232 cm² <36 palců²).

I když byl vynález popsán pomocí výhodných provedení, je samozřejmé, že mohou být použity změny a modifikace, jak bude zřejmé odborníkům v oboru. Takové změny a modifikace jsou uvažovány v rámci intencí a rozsahu připojených nároků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby netkaných -tá-hek, kde roztavený tavitelný termoplastický polymerní materiál se . protlačuje řadou vytlačovacích otvorů pro vytvoření multifilní řady vláken, a tato multifilní řada vláken se dlouží pro zvýšení její houževnatosti, a podává se do chladící oblasti, kde dochází k tuhnutí, a ukládá sena ukládacím zařízení pro vytváření rouna a spojuje se k vytvoření netkané látky, vyznačující se tím, že multifilní řada vláken prochází ve směru své délky mezi_f chladící oblastí a ukládacím zařízením, kde se navíjí kolem alespoň dvou vzájemně oddělených hnaných převíjecích válců, kde v oblasti, kde multifilní řada vláken přichází do kontaktu s převíjecíni válci, je kolem těchto válců uspořádán kryt, mající vstupní konec a výstupní konec, uspořádaný tak, že vstupní konec krytu přijímá multifilní řadu vláken, na kterou je vyvozována tažná síla zejména působením vzájemně oddělených hnaných převíjecích válců k provedení dloužení multifilní řady vláken těsně u vytlačováních otvorů, a že se vyvozuje další tažná síla na multifilní radu vláken jejím průchodem pneumatickou poháněči tryskou, umístěnou u výstupního konce krytu, která podporuje kontakt multifilní řady vláken sé vzájemně oddělenými hnanými převíjecími válci a vytahuje multifilní radu vláken ve směru její délky z výstupního konce krytu směrem k ukládacímu zařízení.

2- Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m, že tavitelným termoplastickým polymerním materiálem je primárně polyetliy lent-éreftalát.

- 21 • fefe · • « fe * · • ««fefe · · * « ♦ · ««fe· fe ·· > · Η ·· • fefe · fefe· · · • · · · • fe fefe fefe

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se

t. í m, že tavitelným termoplastickým polymerním materiálem je polypropylen.

4. Způsob podle nároku X, vyznačující se tím, že tavitelný termoplastický polymerní materiál se protlačuje radou vytlacovacích otvorů, uspořádaných ve formě přímočaré zvlákňovací trýsky.

5. Způsob podle nároku 1. tím, že chladící oblast v y z n a č u je uspořádána jící se jako příčný chladič.

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené alespoň dva vzájemně oddělené hnané převíjecí válce se otáčejí obvodovou rychlostí v rozsahu 1000 až 5000 m/min.

7. Způsob podle nároku 1, v y z n a-č u ýí c í .s· e tím, že multifilní řada vláken se po průchodu pneumatickou poháněči tryskou ukládá na povrchu nekonečného pásu. který je uspořádán v odstupu od pneumatické poháněči trysky.

8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m, že multifilní řada vláken uložená na ukládací zařízení má hodnotu dTex na vlákno 1,1 až 22.

9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že multifilní řada vláken se primárně vytváří z polyethylenterefta latu, a při uložení na ukládací zařízení má hodnotu dTex na vlákno 0,55 až 8,8.

10. t. í

Způsob podle nároku 1, vyznačují m, že multifilní řada vláken se vytváří z c í se i zotaktického • tototo to to toto ••toto · · « • · ♦ • *· ··· »· » to to· • toto · i • · « • to ·« polypropylenu, a při uložení na ukládací zařízení má hodnotu dTex na vlákno 1,1 až lili.

Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rouno se po uložení na ukládací zařízení spojuje ve vzoru při vytváření netkané látky.

12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se

t. í m, že rouno se po uložení na ukládací zařízení spojuje povrchově při vytváření netkané látky.

Zařízení k výrobě netkaných 4-á-tek-, vyznaču j í'c í

13. Způsob podle nároku 1, vyznačující' se tím, že vytvořená netkaná látka má plošnou hmotnost 13,6 až 271,7 g/m².

é<£Z2í/ /'> '

14.

se t í ni, že je tvořeno kombinací^:

Ca) rady otvorů pro vytlačování v roztaveném stavu umožňující vytvoření multifilní řady vláken po vytlačení roztaveného termoplastického polymerního materiálu,

Cb) chladící oblasti umožňující provedení tuhnutí roztavené multifilní termoplastické polymerní řady vláken po jejím vytlačení v roztaveném stavu,

Cc) alespoň dvou vzájemně oddělených hnaných převíjecích válců umístěných pod chladící oblastí, kde v oblasti, kde multifilní řada vláken přichází do kontaktu s převíjecíni válci, je kolem těchto válců uspořádán kryt, mající vstupní konec a výstupní konec, přičemž kryt je uspořádán s možností uložení multifilní termoplastické polymerní řady vláken, a hnané prevíječí válce jsou uspořádány s možností vyvozování tažné síly na multifilní termop]astickou polymerní řadu vláken, k provedení dloužení multifilní řady vláken těsně u vytlačovacích otvorů, *

·«· ·

23 » · · * * « «

I ·**· * » «·«- « ··· · < • »· <

*· ·· ·· vzájemně oddělenými možností vytahování

Cd) pneumatické poháněči trysky umístěné u výstupního konce krytu, uspořádané s možností podporování kontaktu multifilní termoplastické polymerní řady vláken se hnánýmí převíječím i válci a dál e s multifilní termoplastické polymerní řady vláken ve směru její délky z výstupního konce krytu,

15. Zařízení podle nároku 14, vyznačuj í c í se tím. že řada otvorů pro vytlačování v roztaveném stavu Ca) je uspořádána jako přímočará zvlákňovaeí tryska.

16. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se t í m, že chladící oblast Cb) je uspořádána s možností příčném proudu, přičemž chladící plyn naráží na multifilní termoplastickou polymerní řadu vláken chlazení v roztavenou po jejím vytlačení v roztaveném stavu.

.

17. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se t. í m, že kryt Cc) je opatřen polymerními okrají, s možností jejich umístění těsně u hnaných převíjecích válců, pro usnadnění úplného uzavření převíjecích válců v oblasti, kde multifilní' termoplastický polymerní materiál, je navíjen na tyto válce, přičemž tyto polymerní okraje jsou uspořádány s možností jejich snadného rozmělnění na prášek, po kontaktu s převíječím i válci.

- 24 • * · * • ····* • '· * ···· * flfl · ·' · ·· • flfl· ·' ·*· · · • ·- ·· ·· * flfl flfl ··

18. Zařízení podle nároku 1.4, vyznačující se

It í ra, že ukládaei zařízení Ce) je tvořeno nekonečným pásem.

19. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se t í m, že spojovací zařízení Cf ) je uspořádáno s možností vytváření netkané látky spojené ve vzoru.

20. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se t. í m, že spojovací zařízení Cf) je uspořádáno s. možností > F ¹ vytváření netkané látky spojené povrchově.