将合成纤维铺放成无纺布的方法和装置的制作方法

专利名称：将合成纤维铺放成无纺布的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用以将合成纤维铺放成无纺布的方法以及根据权利要求10的前序部分的实施这种方法的装置。
背景技术：
在由合成纤维制造无纺布时，挤出的大量单丝股必须尽可能均匀地铺放成一平面结构。单丝股在挤出和冷却后或多或少地通过输送流体抽出，并导引到一铺放带。例如，专利申请US 6,183,684介绍了一种这种类型的方法和装置。此处使用了一牵引喷嘴装置，以便在挤出后从纺丝装置牵引合成纤维，并拉伸和铺放。为此，牵引喷嘴装置包括一导丝通道，该导丝通道在上部具有一槽形纤维入口，在下部具有一槽形纤维出口。在纤维入口下方不远处，多个流体入口通入导丝通道，输送流体在过压作用下通过流体入口供应到导丝通道。由此，纤维股被拉入牵引喷嘴装置中，并在导丝通道内加速，然后作为纤维流通过纤维出口吹出。同时进行纤维股的拉伸，然后所述股立即被铺放带接收，进行铺放。这时纤维连同输送流体作为纤维流基本上垂直地撞在铺放带上。
对于能够以高的生产速度运行，已知方法和装置已被证明是特别好的，其中单丝股的速度可以达到8000m/min。因此，由牵引喷嘴装置产生的纤维流以较高的能量撞在铺放带表面上。这时存在单根纤维钩牢在铺放带表面上的危险。

发明内容
因此本发明的目的是，提供一种这种类型的用以铺放具有高速度的纤维的方法和装置，用这种方法和装置保证无纺布从铺放带上可靠地输出。
对于本发明的方法，该目的通过以下方式实现，即，使纤维流在即将碰到铺放带时单侧地沿铺放带的导引方向偏斜，以使纤维以＜90°的角度撞在铺放带上。
对于这种类型的装置，本发明的目的这样实现，即，铺放带配设有一偏转装置，通过该偏转装置使从导丝通道出来的纤维流在即将碰到铺放带之前单侧地沿铺放带的导引方向偏斜，使纤维以＜90°的角度撞在铺放带上。
本发明与由US 2002/0158362 A1已知的方法和装置也不相近。在已知方法和装置中，在纤维流从牵引喷嘴装置中出来后立即产生空气涡旋。所述空气涡旋使纤维产生横向运动，从而纤维不规则地铺放在铺放带表面上的铺放区内。为此，用以产生空气涡旋的导向元件直接配设在牵引喷嘴装置的出口侧，以便得到尽可能大的用以形成纤维的横向运动直至到达铺放带的自由行程。此外，这种方法和装置只适用于低的纤维速度。
同样，本发明也不与从DE 37 40 893 A1获知的原理相近似。DE 37 40893 A1公开了一种制造纺粘型无纺布的方法和装置，其中，纤维在一扩散甬道内行进，直至铺放。可通过设置在扩散甬道内的可摆动的导向元件在双侧控制纤维流。但是，这种方法和装置原则上存在这样的缺点，即，相对的导向元件之间会出现变化的关系，这导致一种不稳定的状态，即纤维既可能沿铺放带的导引方向偏斜，也可能逆着铺放带的导引方向偏斜。此外，这种装置完全不适合以高的单纤维速度拉伸和铺放纤维。
与之相反，本发明的方法和装置基于纤维流在纤维即将碰到铺放带前单侧地稳定偏斜。纤维以如下方式沿铺放带的导引方向偏斜，即，使得纤维以＜90°的角度撞到铺放带上。因此，高速行进的纤维可以柔和地且保护纤维地铺放在铺放带上。因此，根据撞击角度的不同，一部分动能可以结合在无纺布的成形中。这种效应可以有利地用以提高铺放带的导引速度。
纤维流强烈偏斜而使纤维以＜60°的角度撞击在铺放带上的方法变型特别适合于以高的纤维速度铺放细纤度的纤维。
为了使每种纤维得到最佳的铺放，在根据的本发明的方法的有利实施例中建议根据工艺参数或产品参数改变纤维流偏斜的强度。此处，工艺参数是指牵引喷嘴装置和铺放带的调整，例如铺放带的导引速度。例如单丝纤度或无纺布的铺放密度可以用作产品参数，以便对纤维流的偏斜进行某种调整。
在纤维铺放到铺放带上之前，纤维流的偏斜可以根据不同的方法进行。在第一种方法中，纤维流的偏斜由一导向板产生，该导向板在纤维的侧向在导丝通道和铺放带之间的区域内延伸。因此，由于作用在纤维流上的柯恩达(Coanda)效应，可以在自由行程的大范围内进行强制导引。因此，可以实现大偏斜，并从而实现较小的纤维撞击角度。
在第二种方法中，纤维流的偏斜由一附加气流产生，该附加气流沿铺放带的导引方向横向于纤维流动。因此，可以非常有限的方式产生作用在纤维流上的偏斜，并且这种偏斜还附加的造成单丝的喷气变形(Verwirbelung)。这种使纤维流偏斜的短行程的优点在于，在牵引喷嘴装置的出口侧由纤维流出产生的用于拉伸纤维的流动完全不受影响。
也可以用第三种方法这样来实现用以使纤维流偏斜的非常有限的作用行程，其中，在纤维即将铺放之前给纤维流配设一成形体。该成形体纤维的侧向保持在铺放带上方很小的距离处。这时同样利用柯恩达效应，以得到纤维流在成形体上的偏斜。伸入到纤维流的边界层的成形体形成沿偏斜方向的强烈的流动，从而由于由物理学家柯恩达发现的物理现象气流附着在表面上，从而偏离其行进轨道。
为了得到对于纤维铺放有利的撞击角度，纤维优选在0.5至5bar的过压作用下由输送流体拉入导丝通道、进行加速并作为纤维流吹出。
可以将导丝通道的纤维出口与铺放带表面之间的自由行程调整到≤500mm，但是优选≤300mm。因此，可以实现用以制造热压粘合无纺布的非常紧凑的牵引装置和铺放装置。
为了实施本发明的方法，推荐一种具有根据权利要求9的特征的装置。铺放带配设有一偏转装置。通过该偏转装置，从导丝通道中出来的纤维流在即将碰到铺放带之前单侧地沿铺放带导引方向偏斜，使纤维以＜90°的角度撞击在铺放带上。因此，可进行非常均匀的可重复的纤维铺放，以形成无纺布。即便在高纤维速度时，也可以防止单根纤维与铺放带互相钩住。在纤维撞击角度较小时，纤维的动能可以有利地以沿铺放带的导引方向的分量用于无纺布的成形。
在本发明的装置的优选实施例中，偏转装置由一气流发生器形成。除了可以使纤维流偏斜外，还可以使纤维在即将铺放之前产生附加的喷气变形，从而可产生特别的无纺布效果。
但是，偏转装置优选由导向板形成，该导向板在纤维的侧向在铺放带的输出无纺布的一侧的导丝通道和铺放带之间的区域内延伸。导向板这样设置在纤维流附近，即，使纤维流的外边缘区尤其会与导向板的下部区域接触，以便通过导向板产生由所谓的柯恩达效应引起的纤维流弯曲。
为此，导向板有利地具有一配设给铺放带的自由导向端，该导向端设计成具有朝铺放带的导引方向布置的倾斜部。导向板在纤维流的整个宽度上延伸，从而纤维流内的所有纤维获得取决于导向板和纤维流的偏斜。
为了尽可能避免纤维流内的湍流流动现象，导向板优选设计成具有一沿纤维流的流动方向的曲率。所述曲率具有一大于铺放带与牵引装置的纤维出口的之间的距离的一半的曲率半径。因此，由导丝通道产生的直接在喷嘴装置下方的用以拉伸纤维的喷气变形现象不受影响，只有在继续向前运动后纤维流才到达弯曲的导向板的影响区。
在牵引装置与铺放带之间的行程特别短时，偏转装置也可以有利地由一成形体形成，该成形体在纤维的侧向在铺放带的无纺布冷却侧的铺放带的上方较小的距离处延伸。成形体以其外轮廓相对于纤维流以如下方式被保持，即，使得在铺放之前进行由柯恩达效应引起的纤维流并且从而还有纤维的转向。这里可以采用圆形或椭圆形杆作为成形体。
根据本发明的装置的有利的改进方案，为了改变纤维流的偏斜强度并从而改变纤维与铺放带之间的撞击角度，可以改变偏转装置在相对于纤维流的距离和高度上的位置。但是，如果牵引装置的纤维出口与铺放带之间的距离可以通过一高度可调的牵引装置调整，则也可以有利地将偏转装置的这种位置改变用于此目的。
由于铺放柔和，牵引喷嘴装置的纤维出口与铺放带之间的距离优选调整到非常短。从而，该距离可以＜500mm，甚至＜300mm。可以在设备内实现非常短的纺丝行程。但是，牵引喷嘴装置和铺放带之间的距离也可以＞500mm。
为了能够在铺放之前进行必要的纤维拉伸，导丝通道的流体入口优选与一压缩空气源连接，通过该压缩空气源可以产生具有0.5至5bar过压的压缩空气。
根据本发明的方法和装置的特征是纤维的高速铺放，从而可以以高的生产速度制造无纺布。根据纤维类型、纤维材料和无纺布的要求，可以进行所希望的调整，以使纤维流偏斜。也可以通过可控制的执行机构进行调整，该执行机构在确定工艺参数或产品参数后例如通过控制装置自动控制。


下面参考附图详细说明根据本发明的方法，其中下述说明是基于用以实施所述方法的根据本发明的装置的实施例。
在附图中图1示意性地示出用以实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的第一实施例的视图；图2示意性地示出图1中所示实施例的横剖视图；图3和4分别示意性地示出用以实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的其它实施例的横剖视图。
具体实施例方式
图1和2示出用以实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的第一实施例，该方法用于将合成纤维铺放成无纺布。在图1中以一个视图示意性地示出该实施例，在图2中以横剖视图示意性地示出该实施例。只要没有指明某一个图，则以下说明适用于两个图。
本实施例包括一牵引喷嘴装置1，该装置通常设置在喷丝头下方。这种牵引喷嘴装置是众所周知的，例如在US 6,183,684 B1中有详细说明。因此可参考所述资料，下面只说明主要组成部分。
牵引喷嘴装置1包括一中间的导丝通道2，该通道在牵引喷嘴装置1的上侧由纤维入口3限定，在牵引喷嘴装置1的下侧由纤维出口4限定。导丝通道2设计成狭槽状，并基本上在长方体形的牵引喷嘴装置1的整个长度上延伸。在导丝通道2的纵向侧上形成有流体入口6.1和6.2，所述流体入口以喷嘴状地通入导丝通道2。流体入口6.1和6.2连接到流体腔7.1和7.2，所述流体腔通过流体接头5连接到这里未示出的流体源。输送流体分别通过流体源经过流体接头5被供应到流体腔7.1和7.2，所述输送流体具有比导丝通道2内的大气高的过压力。
牵引喷嘴装置1以短的距离设置在一铺放带8上方。铺放带8具有在牵引喷嘴装置1的整个长度上延伸的宽度。该铺放带8优选作为环带在多个进料辊上被导引和驱动，以便铺放带8沿图中的箭头所示的导引方向连续运动。在图1中仅示出一个进料辊，并且该进料辊用参考数字9示出。铺放带8设计成透气的，其中在牵引喷嘴装置1的垂直下方形成的铺放区内在铺放带8的下侧上设置一抽吸装置10。
在牵引喷嘴装置1和铺放带8之间的区域内形成一自由行程段。在铺放带8上方不远处，在所述自由行程段内设置有偏转装置13。偏转装置13由一成形导向板14形成，该导向板保持在铺放带8的输出侧17。此处，铺放带8相对于牵引喷嘴装置1沿导引方向输出无纺布12的一侧称为输出侧。这里与之相对的一侧称为输入侧21。
导向板14以上端保持在一摆动轴15上，并可通过执行机构16相对于从纤维出口4中垂直流出的纤维流18调整。导向板14具有一通过曲率半径R近似地确定的曲率。此处，曲率半径R最好选择成大于牵引喷嘴装置1与铺放带8之间的距离的一半的尺寸。在图2中，牵引喷嘴装置1和铺放带8之间的距离用字母A表示。因此，对于导向板的曲率半径R有R≥A/2。
导向板14以下导向端19伸出到铺放带8。此处，这样来选择导向端19和铺放带8之间的距离，即，导向板14与在铺放带8上形成的无纺布12不接触。导向端19设计为具有沿向铺放带8的导引方向倾斜部。这样来设定导向板14与由牵引喷嘴装置1产生的纤维流18之间的距离，即，至少纤维流18的边缘区可与导向板14的表面接触。此处，可以通过相对于旋转轴15调整导向板14来改变纤维流18与导向板14之间的接触区。
在工作状态下，向牵引喷嘴装置1供应输送流体。优选使用来自压缩空气源的压缩空气作为输送流体。所述压缩空气优选以在0.5至5bar范围内的过压、更优选以在1至3bar范围内的过压从流体腔7.1和7.2通过流体入口6.1和6.2流入导丝通道2。因此，通过纤维入口3进入导丝通道2的纤维11被从此处未示出的纺丝装置中连续地抽出。在纺丝装置中，此前纤维按排形布置由聚合物材料熔融纺出并接着被冷却。纤维11在导丝通道2内被输送流体加速，并与之一起作为纤维流18通过纤维出口4被吹出。此处，由纤维和输送流体构成的纤维流18被垂直地通过纤维出口4沿铺放带8的方向吹送。在即将碰到铺放带8之前，纤维流18进入导向板14的影响区，在此处由于所谓的柯恩达(Coanda)效应纤维流18发生偏转。纤维流18跟随导向板14的轮廓并偏离垂直方向。因此，纤维11以＜90°的角度撞击铺放带8。在图2中，纤维11和铺放带8之间的撞击角度用希腊字母α表示。可以根据导向板14的形状和导向板14相对于纤维流18的位置导致使纤维以＜60°的撞击角铺放的偏转。
纤维11在铺放带8的表面上形成无纺布12。所述无纺布12由铺放带8连续地向输出侧17输出。通过使纤维流18在即将撞上铺放带8之前偏转，即使在3500m/min至8000m/min的高纤维速度下纤维11也能柔和地且保护纤维地铺放成无纺布12。因此在制造无纺布时可实现高的带速和高的生产率。
通过根据本发明的纤维铺放，牵引喷嘴装置1与铺放带之间的距离可以为在50至500mm、优选100至200mm范围内的非常短的距离。可以使用简单的手段将无纺布从铺放带上取下来，以进行进一步的处理。尽管铺放带表面是多孔的，但仍然可以用较小的力将无纺布从表面上取下来。不会由于附着的纤维出现个别散线。
图3示出用以实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的另一实施例。图3所示的实施例基本上与上述实施例相同，因此可参考上述说明，下面仅仅说明其不同之处。
在图3中所示的根据本发明的装置的实施例中，在牵引喷嘴装置1和铺放带8之间的自由行程内在输入侧21设置偏转装置13。此处，偏转装置13由气流发生器20形成，该气流发生器包括一基本上平行于纤维流18延伸的吹气口23。气流发生器20这样配设给铺放带8，即，从吹气口23出来的喷气流在纤维流18即将碰到铺放带8之前与铺放带8平行地与该纤维流相遇并使纤维沿导引方向偏斜。这里除了使纤维流18偏斜外，还在即将铺放之前使纤维11产生喷气变形，从而可在无纺布12内产生确定的无纺布效果(Vlieseffekt)。通过气流发生器20产生的喷气流的强度是可变的，因此可以通过相应较平的撞击角度实现强烈的偏斜。这里可以根据纤维类型和单丝纤度以及流体流的过压来选择调整设置。此外，牵引喷嘴装置1设计成高度可调的，从而可以改变用于形成自由行程的距离A。
图4示意性地示出根据本发明的装置的另一实施例的横剖视图。本实施例基本上与上述实施例相同。因此可参考上述说明，下面仅说明其不同之处。
在图4所示的实施例中，偏转装置13由一成形体22构成。成形体22在输出侧17设置在铺放带8上方不远处，并在纤维流18附近沿侧向延伸。成形体22被以如下方式保持，即，使纤维流18的外边缘区至少与成形体22的表面接触。成形体22具有圆杆形形状。由于柯恩达效应，纤维流18在成形体22的表面上偏斜，从而纤维11以＜90°的撞击角度碰到铺放带。成形体22可调节地保持在机架上，其中可以改变到铺放带8的距离和到纤维流18的距离。成形体22也可以设计成具有单侧向纤维流18倾斜的曲率的非对称形状。此处重要的是，纤维流18的边缘区与成形体22相接触。
在图1至4中所示的用以实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的实施例在偏转装置的结构和布局方面是示例性的。此处重要的是，如果纤维被垂直地向铺放带输送，使纤维在即将碰到铺放带前沿铺放带的导引方向偏斜。偏转装置尤其适合于使纤维流稳定且可重复地偏斜并从而使纤维均匀地铺放。
参考标号表1 牵引喷嘴装置2 导丝通道3 纤维入口4 纤维出口5 流体接头6.1、6.2流体入口7.1、7.2流体腔 8 铺放带9 进料辊 10 抽吸装置11 纤维12 无纺布13 偏转装置14 导向板15 摆动轴 16 执行机构17 输出侧 18 纤维流19 导向端 20 气流发生器21 输入侧 22 成形体23 吹气口
权利要求
1.一种用以将合成纤维铺放成无纺布的方法，其中，合成纤维在熔融纺造后由输送流体按排形的布置牵引，在导丝通道内加速，其中，输送流体和纤维作为纤维流离开导丝通道，纤维流由一横向于导丝通道被引导行进的铺放带接收，其特征在于使纤维流在即将碰到铺放带之前单侧地沿铺放带的导引方向这样偏斜，即，纤维以＜90°的角度撞击在铺放带上。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于使纤维流这样强烈地偏斜，即，使得纤维以＜60°的角度撞击在铺放带上。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于根据工艺参数和产品参数改变纤维流的偏斜强度。
4.根据权利要求1至3中的任一项的方法，其特征在于由一导向板使纤维流的偏斜，该导向板在纤维的侧向在导丝通道和铺放带之间的区域内延伸。
5.根据权利要求1至3中的任一项的方法，其特征在于由一附加气流使纤维流的偏斜，该气流沿铺放带的导引方向横向于纤维流动。
6.根据权利要求1至3中的任一项的方法，其特征在于由一成形体使纤维流的偏斜，该成形体在纤维附近在侧向以在铺放带上方的短距离延伸。
7.根据权利要求1至6中的任一项的方法，其特征在于输送流体在0.5-5bar范围内的过压作用下被引入导丝通道。
8.根据权利要求1至7中的任一项的方法，其特征在于纤维流从离开导丝通道到碰到铺放带流过的≤500mm，优选小于300mm的行程段。
9.一种用以实施根据权利要求1至8中的任一项的方法的装置，该装置包括一牵引喷嘴装置(1)和一可驱动的铺放带(8)，该牵引喷嘴装置(1)包括一具有狭槽形纤维入口(3)和狭槽形纤维出口(4)的导丝通道(2)，其中，设置有多个通入导丝通道(2)的流体入口(6.1、6.2)，所述流体入口与一流体源连接；其中，所述铺放带(8)设置在牵引喷嘴装置(1)的纤维出口(4)下方的小距离(A)处；并且所述铺放带(8)可沿导引方向横向于纤维出口(4)运动，其特征在于铺放带(8)配设有一偏转装置(13)，从导丝通道(2)中出来的纤维流(18)在即将碰到铺放带(8)之前通过该偏转装置单侧地沿铺放带(8)的导引方向偏斜，使纤维(11)以＜90°的角度撞击在铺放带(8)上。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于偏转装置(13)由一气流发生器(20)形成，该气流发生器沿铺放带(8)的导引方向产生一横向于纤维流的喷气流。
11.根据权利要求9的装置，其特征在于偏转装置(13)由一导向板(14)形成，该导向板在纤维(11)的侧向在铺放带(8)的输出无纺布(12)的一侧(17)在导丝通道(2)与铺放带(8)之间的区域内延伸。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于导向板(14)具有一配设给铺放带(8)的自由导向端(19)，该导向端设计成具有一朝向铺放带(8)的导引方向布置的倾斜部。
13.根据权利要求11或12的装置，其特征在于导向板(14)具有沿纤维流流动方向的曲率，该曲率由一曲率半径(R)确定，该曲率半径大于铺放带(8)与牵引喷嘴装置(1)的纤维出口(4)之间的距离(A)的一半。
14.根据权利要求9的装置，其特征在于偏转装置(13)由一成形体(22)形成，该成形体在纤维(11)的侧向在铺放带(8)的输出无纺布(12)的一侧以在铺放带(8)上方的短距离延伸。
15.根据权利要求9至14中的任一项的装置，其特征在于该偏转装置(13)的位置设计成在距离和高度上可相对于纤维流(18)改变。
16.根据权利要求9至15中的任一项的装置，其特征在于牵引喷嘴装置(1)的纤维出口(4)与铺放带(8)之间的距离(A)＜500mm，优选＜300mm。
17.根据权利要求9至16中的任一项的装置，其特征在于牵引喷嘴装置(1)设计成高度可调的，用以调整纤维出口(4)和铺放带(8)之间的距离(A)。
18.根据权利要求9至17中的任一项的装置，其特征在于导丝通道(2)的流体入口(6.1、6.2)与一压缩气源连接，通过该压缩气源可产生具有0.5-5.0bar过压的压缩空气。
全文摘要
本发明涉及一种用以将合成纤维铺放成无纺布的方法以及实施所述方法的装置。纤维通过牵引喷嘴装置被输送流体按排形布置牵引，然后在导丝通道内加速并作为纤维流沿铺放带的方向被吹出。根据本发明，使纤维流在即将碰到铺放带之前单侧地沿铺放带的导引方向这样偏斜，即，纤维以＜90°的角度撞击铺放带。为此，给铺放带配设一相应的偏转装置。
文档编号D04H3/16GK1831229SQ20061005850
公开日2006年9月13日 申请日期2006年3月10日 优先权日2005年3月12日
发明者M·施廷德尔, M·格罗纳-罗特梅尔 申请人:苏拉有限及两合公司