用于制造花式结构的、膨松的非织造带或薄膜的方法和装置的制作方法

专利名称：用于制造花式结构的、膨松的非织造带或薄膜的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来由热塑性塑料制造花式结构的、大面积非织造带或拉毛薄膜的方法，用这种方法时先制造一无花式结构的带子并通过一对辊筒后续加工该无花式结构带，辊筒对由一具有大量分布在辊筒外壳面上的凸起的阳辊和一同样具有大量凹陷的阴辊组成，其中在压制过程中凸起嵌入凹陷内，并使带子在辊筒嵌合区内伸张，因此得到深拉的、具有大量凹陷的花式结构带。
上述方法特别用来制造花式结构的、膨松的无纺布(DE 195 47 319A1)。这里首先由大量制造无纺坯布的单丝或由短纤维制成无纺坯布。这个无纺坯布通过第二对辊筒后续加工，其中粒结嵌入凹陷内，并使无纺坯布在辊筒嵌合区内后续伸张。
类似的方法也可以应用于无花式结构薄膜或拉毛薄膜，如例如由DE195 240 76 C1所知。
其次由DE78 04 478 U1已知一种用来生产渗透液体的薄膜的装置，其中由热塑性材料组成薄膜首先加热到使它具有接近材料热塑性温度区的变形温度。薄膜以这个温度输入压印辊隙并在压印过程中在在热塑性温度区内冷却的同时产生变形。压印辊隙在一得到冷却的和雕花的金属辊和一弹性辊之间形成。在压印辊隙后面薄膜贴合在金属辊上继续冷却。然后在产生压痕结尾通过短时间加热到或者超过变形时所用的温度使之收缩，这时形成开口。
但是这种已知方法仅仅牵涉到光滑薄膜，并应用需要精确调整的温度和收缩循环。因此一方面仅限于一定的原材料，另一方面需要复杂的温度引导。
本发明的目的是，给按已知方法制造的薄膜或非织造带在设有凹陷的区域内这些凹陷的底部上配备开口、孔或仅仅变薄，使得蒸汽或液体可以通过这些孔或变薄区。
也就是说本发明致力于制造打孔的、三维非织造带的工艺的领域，这种非织造带特别用于用后即弃的卫生产品。这里特别提出这样的目的，以比较简单的方法这样地扩展已开发的方法，使得用该方法制造的三维花式结构非织造带以可靠的方法在凹陷处配备孔，而不必改变主要的工艺步骤。
这个目的通过以两种主要实施形式表现出来的本发明来实现，其中在两种情况下均得到穿透性好于无花式结构带的花式结构带。
一方面开头所述的方法可以通过这样的方法加以补充，即在非织造带在通过辊隙之后变形的和还附着在阴辊上的带在粒结的顶部区域内与一打孔、特别是撕裂工具相接触，并且打孔，特别是撕裂，其中分别至少产生一个在凹陷底部区域内的孔或变薄区。
也就是说用这种方法时首先变形，然后产生孔。
但是也可以倒过来，先打孔，并在打孔以后再将它撕裂。为此建议，在无花式结构带穿过辊隙之前在以后为粒结顶部区的区域内用一工具将带子打孔或变薄，并且分别在以后为凹陷底部区的区域内至少产生一个孔或变薄区，并在压印过程中嵌入凹陷内的并使带在辊筒嵌合区内伸张的凸起将凹陷在其顶部区域内进一步撕裂和/或进一步变薄。
本发明的实施形式展现了两种工艺可能性，也就是基本设想，在一种已经有起毛的带，也就是非织造带或拉毛薄膜中在凹陷内通常在顶部区域内产生较大的应力，它虽然在工艺流程中和经过一定时间后会得到平衡，但是在形成的瞬间导致已产生的裂缝或变薄区的加大或延伸，使得在这里在希望的部位形成孔，或根据选择的材料的不同，形成变薄区。
此方法特别适合于由DE195 47 319已知的方法，在采用这种方法时在应用非织造带的情况下先制造一无纺坯布，它由大量单丝组成，它们拉伸并杂乱地铺成一纤维层，其中单丝初期的伸张仅仅在最大可能伸长的50至70％的范围内进行，接着对纤维层加压和焊接，并在这种状态下继续加工。然后通过粒结的嵌入进行后续加工，粒结使无纺坯布在辊筒嵌合区内后续伸张并留下相应的孔。
但是也可以采用另一个辊筒，以进行打孔和变薄，该辊筒在非织造带通过后还贴合着的情况下与阳辊接触。这里特别合适的是小针—或加热辊。针辊或加热辊可以以140°至200℃的接触区温度工作。
通过本发明方法制造的产品的花式结构通过这样的方法加以改进，即阴辊具有和阳辊的模腔相反的模腔，因此在辊筒对滚时设置在一个辊筒表面上的凸起，例如小筋和粒结嵌入另一辊筒表面上相配的槽和凹坑内。
阳辊的凸起做成成排设置的粒结是有利的，而阴辊的表面具有沿轴向设置的其间带有凹陷的薄片小筋，因此在辊筒相互对滚时薄片嵌入由粒结留出的通道内。
辊筒对的辊筒可以由金属组成。特别是用于两个辊筒的金属具有基本上相同的大于50HRC的洛氏硬度(HRC)。
采用那种具有金属芯部，而其外壳由金属芯部的塑料涂层构成的辊筒作为阳辊和/或阴辊。这种塑料外壳特别是可借助于激光雕刻，由此辊筒可以迅速和费用低廉地配备任意的压痕图案。因为雕刻激光可非常精确和全自动地操纵，可以加工出具有如此高精度的图案，使得阳辊和阴辊的塑料涂覆表面可以配备非常精细的相互咬合的图案。
粒结的高度最好在0.8至2mm之间。这里重要的是待制造带制品的三维结构。
在直线排列时粒结相互之间的间距应该在1到2.5mm之间。100cm2辊筒表面上的粒结数最好在2000到3000之间。
粒结可以以不同的尖端形状收尾，例如它可以设计成葱头形尖塔式或以具有90°±20°的尖角的金字塔收尾。
辊筒在工艺过程中可以调温到不同的温度，其中阴辊的温度最好调整到比阳辊的温度低至少20℃。
尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、聚醚酯或聚碳酸酯适合于作为制造非织造带的原材料。
基本上所有热塑性塑料都是适用的，由这些塑料也可以按已知方法制造花式结构薄膜。例如可以采用由上述热塑性塑料按纺粘法、梳理(Kardier)法、气流成网法、射流喷网法或熔喷法制造的无纺织物。
为了改进伸张，建议在所有伸张和打孔过程期间带侧向张紧地固定在辊筒边缘上。
令人惊讶的是作为原材料也可以采用无纺布、薄膜或拉毛薄膜，它们输送经过一由粒结辊和模辊组成的辊筒对，并在通过辊隙后借助于一压在拉毛薄膜上的粒结上的加热辊，必要的情况下在摩擦力作用下，打孔。由专利文件DE195 24 076已知这种拉毛薄膜的制造方法。用本发明的方法可以在凹陷的底部形成开口，使得凹陷实际上成一个小漏斗。实现无纺布或其他非织造带的完全穿孔，其中已经产生的或待形成的三维轮廓完全保留下来。这里令人惊讶的是生产速度在试验室内便已经可以提高到每分钟300米。这个速度特别是可以通过采用更高温度的粒结辊和温度低得多的阴辊进一步提高。
特别是通过已经成形的带在决定形状的阳辊上的再次压制扩大了开口，留在那里的残存纤维被挤走或熔化掉。无纺布或非织造带的开口结构由此得到改善。
作为实施上述不同工艺方案的装置的一部分的轧辊结构的特征为带有凸起的阳辊与一阴辊咬合，并在辊筒对后面连接另一阳辊，其凸起部分在辊筒转动时与阴辊的凹陷吻合。
辊筒对后面也可以连接一针辊，还贴合在凸起上的、已经设有凹陷的非织造带可以用针辊打孔。这里需要特别密的针辊，每cm2辊面至少有5至50个针。
已经提到的第二种工艺方案采用完全相反的顺序。这里需要精确纹理结构的、加热的针辊，以便使非织造带按要求预先打孔。在随后的压制循环中通过阳辊的咬合使各已经存在的孔扩大和稳固。阴辊位于辊筒机架的中心。阳辊设置在它下面。在辊筒机架的上部设有一可加热的针辊，它配备了单针或针束。单针或针束的位置在辊筒转动时与阳辊的凸起一致。针辊与阳辊同步旋转，并在非织造带通过第一道工序时在带加工的后续工序中形成凹陷的地方打孔。
这时针辊在针尖处的温度加热到140°至250℃—如果是采用聚乙烯或聚丙烯的话。在采用聚酯和其他塑料时温度更高，例如为180°至300℃。
针辊机械式地或将纤维或者薄膜熔化地在非织造带上打孔，从而形成稳固的预制孔。被阳辊拉伸的带在形成凹陷后还显示出清晰和确定的开口。三维造型保持不变。首先由针辊形成的孔非常小，例如0.05至0.1mm直径。然后通过粒结辊的按要求的嵌合直径增加到0.5至1.4mm。带可以根据其所选择的材料的延展性进行调整。
借助于附图对本发明的实施例加以说明、附图的图形具体表示

图1示意表示三维花式结构的和设有开口的非纺织物或薄膜的制造过程；图2图1的局部放大图，也就是辊筒结构；图3实施形式有所改变的辊筒结构；图4辊筒结构的另一种实施形式；图5辊筒结构的又一种实施形式图6用示意图表示的三维花式结构薄膜的一个例子；图7另一种薄膜结构的剖视图。
图1中示意表示花式结构的、膨松的无纺布的形成过程。在一贮存料仓1中含有热塑性塑料颗粒，例如由一种可相应地加工成无纺布的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、聚醚酯或聚碳酸酯组成。它到达一可加热的挤出机2，在那里它被塑化并被挤出螺杆2′一直输送到挤出机的喷口3。接着挤出物通过一导引管4送入喷丝嘴，并根据所谓的射流喷网法成为单丝在一再割机18中冷却和拉伸。在这里单纤维没有完全拉伸。在使用聚乙烯和聚丙烯时拉伸率仅仅为60至70％，在聚酯和聚酰胺时为50至70％是有利的。这和其他正常的拉伸状况下同，正常情况下出于节省材料的原因宁愿进行尽可能完全的拉伸处理。在一所谓的分散器19中长丝杂乱地摆放和冷却(冷却风扇22)。拉伸后的绞丝6(Spinnstrang)铺放在一网状输送器7上、它下面放一真空框8，使得杂乱的纤维平面形地贴合在网状输送器7上。然后它在一第一辊筒对，也就是轧光辊筒9a，9b之间挤压。加工后得到无纺坯布带12。它具有约为20g/m2的面重量，并且只有几毫米厚。
然后坯布带到达一辊筒机架20。在辊筒机架内上下重叠设置三个辊筒。无纺坯布带12首先到达两个辊筒10a和10b之间的辊隙21内。辊筒10a是一带有大量分布在辊筒外壳面上的粒结的阳辊，如由图2所见。粒结可以具有金字塔锥台或圆锥台形状，但是它们也可以形成尖端，例如成为具有90°±20°的尖顶角的金字塔形。在带12通过辊隙21后产生变形的和还附着在阳辊10a上的带子在粒结的顶部区域内重新送入另一辊隙41，那里设有另一阴辊31，但是它这样地调整，使得相应的凸起部分分别压在粒结外表面上，并在粒结的顶部区域内在已预成形的带子12上打孔，这些孔由于存在的应力而扩展。然后薄膜在头顶上方拉出，并呈现为一种三维花式结构的具有确定开口的薄膜。也就是说薄膜在决定形状的粒结辊上额外地再一次压制，由此得到非织造开口并加以扩展。存在的残余纤维被挤走或熔化掉。
代替无纺坯布也可以应用拉毛薄膜(Velourfolie)。图3表示加工这种薄膜的例子。薄膜作为无花式结构的材料厚度为60μm的带子32以其拉毛的上表面朝向粒结辊10a进入辊隙21。在辊隙21内无花式结构的带子32成形并得到带有大量细微圆柱的三维花式结构。花式结构的细节相应于当时的辊筒表面。
一加热到140°的钢辊23靠在辊筒10a上，并轻微摩擦地相对辊筒10a移动。其表面做得防粘着的加热辊相对旁边的辊筒10a运动，促使缩回的薄膜张开并在凹陷的底部区域内撕裂。从而得到小的漏斗，它在底部具有开口。在第二次成形后打孔的和三维成形的薄膜被辊筒31拉出，冷却和卷绕。其表面显示出均匀的、非常精细的拉毛效果。这种薄膜的制造在专利资料DE195 24 076中作了说明。
特别地采用在所述资料中提到的多层方法。其表层40μm，背层20μm厚。表层薄膜是一种由两种按金属茂法制造的HDPE(高密度聚乙烯)产品的混合物。薄膜附加地含有滑动剂、颜料、稳定剂和防粘剂。背面采用具有较小熔融指数的HDPE。薄膜可以按公知的冷却辊法(chill-Roll-kerfahren)制造，并配备拉毛效果。形成拉毛效果的粒结还可以延伸。代替钢辊23也可以设置一种带钢制的尖端的非常密的毛刷辊。这里薄膜首先输入辊隙21，然后用毛刷辊加工还贴合在粒结上的薄膜，使得在已经成形的薄膜上得到变薄和打孔。接着已经预先形成花式结构的凹陷再次被压。从而产生在凹陷底部有开口的可非常清楚地认别的三维花式结构。
在所述例子中阴辊10b具有40°至60℃的温度，中间辊筒的温度为约150℃，上面的阴辊31同样只有40至60℃的温度。毛刷辊同样可以加热到120至150℃的温度。
图4中表示一种辊筒结构，其中无花式结构的带子32首先输入一辊隙25，在那里借助于一针辊24在无花式结构带32通过另一辊隙21之前在以后粒结11的顶部区域内该辊24将材料打孔或变薄，并在以后的凹陷底部区域内分别至少产生一个变薄区的孔。然后继续前进的薄膜到达辊隙21，在那里在滚压期间凸起，也就是粒结11，嵌入凹陷内，并使带子32在辊筒嵌合区内伸张。这时凹陷在其顶部区域内进一步撕裂和/或继续变薄。形成花式结构的和打孔的带子从辊筒10a上拉出并输送给后续加工(工序)。
这里辊筒10a的温度约为140至160℃，而辊筒106仅有40℃的温度。针辊24加热到针尖温度160℃。按图4的辊筒机架可用于无纺织物或薄膜。
图5表示另一种方案。这里花式结构的或弄粗糙的或拉毛的，但是此外也可以是无花式结构的带子32输入阳辊10a和阴辊10b之间的辊隙21内，并由此经受第一次花式结构成形。借助于一加热到120°至130℃温度和轻微摩擦地工作的加热辊26将贴合在粒结11上的带子撕裂，也就是配备变薄区和打孔。接着带子再次输入阴辊27和阳辊10a之间的辊隙25，并再次深拉和延展。这个辊筒具有60℃的温度。在这里薄膜材料同样继续延展，使得已经潜在的还比较小的变薄区和孔扩大，并在各凹坑底部处得到均匀的带有开口的三维结构。形成花式结构的薄膜33通过薄膜牵引装置34拉出，输送给仓库。这里采用以聚乙烯为基的具有弹性性能的薄膜原料，它制成双层薄膜。薄膜配备2.5％的二氧化钛和滑动剂。薄膜原料例如具有50μm的厚度，并且接着可以很好地用于卫生领域。它显示出对于液体很快的渗透性并由于其三维性具有极突出的吸湿值。通过加入高岭土、白垩粉或二氧化钛可以得到一种非常“干燥手感”的薄膜。
图6中用放大图示意表示一薄膜结构。可以看到凹坑120具有大致成金字塔锥台形的形状，并在凹坑底部设有孔122。凹坑通过小筋121相互隔开。放大比通过标尺“1cm”表示出来。
图7表示一类似结构。这里采用拉毛薄膜，它各自配备非常精细的圆筒形凹坑，它们在底部各自开口。
权利要求
1.由热塑性塑料通过制造无花式结构带并通过一对辊筒(10a，10b)后续加工该无花式结构带(12)以制造膨松的非织造带或拉毛薄膜的方法，辊筒对由一具有大量分布在辊筒外壳面上的凸起(11)的阳辊(10a)和一同样具有大量凹坑(14)的阴辊(10b)组成，其中在滚压过程中凸起嵌入凹坑内，并使无花式结构带(12)在辊筒嵌合区内得到伸张，因此得到深拉的、具有大量凹陷的花式结构带，其特征在于在带(12)通过辊隙后已变形的还附着在阳辊上的带子在粘结的顶部区域内与一打孔的、特别是撕裂的工具接触并打孔，特别是撕裂，其中在凹陷底部区域内各自至少产生一个孔或变薄区，使得非织造带或拉毛薄膜的穿透性比无花式结构带更好。
2.由热塑性塑料通过制造无花式结构带并通过一对辊筒(10a，10b)后续加工该无花式结构带(32)以制造形成花式结构的、膨松的非织造带或拉毛薄膜，辊筒对由一具有大量分布在辊筒外壳面上的凸起(11)的阳辊和一同样具有大量凹坑(14)的阴辊(10b)组成，其中在滚压过程中凸起嵌入凹坑内，并使无花式结构带(32)在辊筒嵌合区内得到伸张，因此得到深拉的、具有大量凹陷的花式结构带，其特征在于无花式结构带在穿过辊隙之前在以后的粒结顶部区域内用一工具将带子打孔或变薄，并在以后的凹陷底部区域内各自至少形成一个孔或变薄区，在滚压过程中嵌入凹陷内的并在辊筒嵌合区内拉伸无花式结构带(32)的凸起将凹陷在其顶部区域内进一步撕裂和/或进一步变薄，使得非织造带或拉毛薄膜的穿透性比无花式结构带更好。
3.按权利要求1或2的方法，其特征为在应用非织造带时首先制造无纺坯布，它由大量单丝组成，它们得到拉伸并杂乱地铺成一纤维层，其中单丝的初期拉伸仅仅在最大可能伸长的50至70％的范围内进行，接着对纤维层加压和焊接，并在这种形状下继续加工。
4.按权利要求1的方法，其特征为采用一针辊作为打孔或变薄的工具，它在带子通过后但仍贴合在阳辊上时和阳辊接触。
5.按权利要求4的方法，其特征为针辊在针尖温度在140至200℃时工作。
6.按权利要求1至5之任一项的方法，其特征为阴辊(10b)具有和阳辊(10a)的模腔相反的模腔，因此在辊筒(10a，10b)对滚时设置在一个辊筒(10a，10b)表面上的小筋和粒结(11)嵌入另一辊筒表面上的相配的槽和凹坑(14)内，其中阳辊上的凸起是成排设置的粒结(11)，而在阴辊表面具有沿轴向设置的带有位于它们之间的凹坑(14)的薄片小筋(13)，因此在辊筒对滚时薄片相互嵌入由粒结留出的通道内。
7.按权利要求6的方法，其特征为辊筒(10a，10b)的外壳由金属组成。
8.按权利要求6的方法，其特征为辊筒(10a，10b)中至少一个具有一由激光雕刻塑料涂层组成的外壳。
9.按权利要求6的方法，其特征为辊筒(10a，10b)调整到不同的温度。
10.按权利要求9的方法，其特征为阴辊的温度调整到比阳辊至少低20℃。
11.按上述权利要求之至少一项的方法，其特征为在加工无纺布时在第二次拉伸期间无纺坯布保持基本上和第一次拉伸时相同的温度。
12.按上述权利要求之至少一项的方法，其特征为采有聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、聚醚酯或聚碳酸酯作为制造非织造带的原材料。
13.按上述权利要求之至少一项的方法，其特征为采用按纺粘法、梳理法、气流成网法、射流喷网法或熔喷法制造的无纺织物。
14.按上述权利要求之至少一项的方法，其特征为在拉伸期间带(12)侧向张紧地固定在辊筒边缘上。
15.按上述权利要求之至少一项的方法，其特征为应用无纺布、薄膜或拉毛薄膜作为原材料，它通过一由粒结辊和阴模辊组成的辊筒对，并在通过辊隙后借助于一向着粒结压在拉毛薄膜上的加热辊，必要情况下在摩擦力作用下，打孔。
16.按权利要求15的方法，其特征为拉毛表面指向粒结辊轴。
17.作为用来实施按上述权利要求之至少一项的方法的装置的一部分的辊筒结构，其特征为设有凸起的阳辊(10a)与一阴辊(10b)咬合，并在辊筒对(10a，10b)后面连接另一阳辊，其凸起部分在辊筒旋转时与阴辊的凹坑吻合。
18.作为用来实施按权利要求1至17之至少一项的方法的装置的一部分的辊筒结构，其特征为设有凸起的阳辊(10a)与一阴辊(10b)咬合，并在辊筒对(10a，10b)后面连接一针辊，用它可以将还贴合在凸起上的、已经设有凹陷的带子打孔。
19.作为用来实施按上述权利要求17和18之一项的方法的装置的一部分的辊筒结构，其特征为配备单针或针束的并且单针或针束的位置确定使得在辊筒旋转时与阳辊的凸起一致的针辊与阳辊同步运转，在无花式结构带通过时它可在第一道工序中在在非织造带加工的后续流程中形成凹陷的区域内打孔。
20.按权利要求18或19的辊筒结构，其特征为单针或针束的尖端加热到140°至250℃的温度。
全文摘要
本发明涉及一种由热塑性塑料通过制造无花式结构带并通过一对辊筒(10a,10b)后续加工该无花式结构带,以制造形成花式结构的、膨松的非织造带或拉毛薄膜,辊筒对由一具有大量分布在辊筒外壳上的凸起的阳辊(10a)和一同样具有大量凹坑的阴辊(10b)组成。在滚压过程中凸起嵌入凹坑内,并在辊筒嵌合区内使带子伸张。使得得到一深拉的、具有无数凹陷的花式结构带。在带子穿过辊隙后已经变形的、还附着在阳辊上的带子与一打孔工具接触并打孔。
文档编号D04H3/14GK1329686SQ99813998
公开日2002年1月2日 申请日期1999年12月3日 优先权日1998年12月4日
发明者维尔纳·瓦格纳 申请人:Hcd卫生组合材料发展有限公司