用于制造由纤维制成的非织造织物的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于制造由纤维、尤其热塑性塑料纤维制成的非织造织物的方法，其中，借助至少一个喷丝头纺制出纤维、随后将纤维冷却并且然后在铺放装置上铺设成非织造织物幅。本发明还涉及一种相应的用于制造非织造织物的设备。

背景技术：

开始所述类型的方法和设备在实践中以不同的实施形式已知。然而当涉及制造具有低密度的大体积的非织造织物时，这些非织造织物应具有足够的刚度并且同时具有高的透气性，许多这些已知的方法和设备都受到限制。用已知方法制造的坚硬的和可渗透的非织造织物通常具有小的厚度和不期望的高密度。

技术实现要素：

与此相对地，本发明基于如下技术问题，给出一种开头所述类型的方法，利用该方法可以制造由纤维制成的非织造织物，该非织造织物一方面具有高的体积和低的密度并且另一方面是足够坚硬的和可渗透的。此外，本发明基于如下技术问题，给出一种相应的用于制造这种非织造织物的设备。

为了解决所述技术问题，本发明教导一种用于制造由纤维、尤其是由热塑性塑料纤维制成的非织造织物的方法，其中，借助至少一个喷丝头纺制出纤维、随后借助于至少一个冷却装置将纤维冷却并且而后在铺放装置上铺设成非织造织物幅，其中，非织造织物幅在至少两个依次相继的加固级中分别经受热流体加固，其中，在第一加固级中对非织造织物幅面状地加载热流体、尤其是热空气，并且随后在第二加固级中、优选在双带式炉中对非织造织物幅面状地加载热流体、尤其是热流体并且在此附加地且同时地将压力面状地施加到非织造织物幅上。

根据本发明的特别推荐的实施形式，非织造织物幅在两个依次相继的加固级中分别经受热流体加固，其中，在第一加固级中对非织造织物幅面状地加载热流体、尤其是热空气，并且随后在第二加固级中、优选在双带式炉中对非织造织物幅面状地加载热流体、尤其是热空气并且在此附加地且同时地将压力面状地施加到非织造织物幅上。推荐的是，以大于2帕、优选大于3帕并且优选大于4帕的压力将压力面状地施加到非织造织物幅上。适宜地，以5帕至15帕之间、优选5帕至10帕之间的压力将压力面状地施加到非织造织物幅上。

本发明的一种推荐的实施形式的特征在于，所述纤维纺制成多组分纤维、尤其是双组分纤维并且尤其是具有扇段形饼状结构，或将所述纤维纺制成由至少两种不同类型的纤维制成的纤维混合物。优选地利用多组分纤维或双组分纤维工作，其中一种组分占总纤维的重量百分比大于50％、优选大于55％，并且所述组分优选由聚烯烃组成并且非常优选由聚丙烯组成。

在本发明的范围内，用于将纤维铺设成非织造织物幅的铺放装置构造成铺放筛带。根据按照本发明的方法的一种特别推荐的实施形式，将铺放在铺放装置或铺放筛带上的纤维直接供应给热流体加固，而不需要利用辊对、尤其是压实辊对和/或已调温的压辊对事先预加固非织造织物幅。然而原则上也可以中间插接有用于预加固的辊对。

根据本发明的特别推荐的实施形式，设置有两个用于面状地热流体加固非织造织物幅的加固级。适宜地，面状的第一热流体加固在铺放装置或铺放筛带上(在该铺放筛带上已铺放有纤维)实施。优选地，第一热流体加固作为预加固在流通式炉中进行，在该流通式炉中对非织造织物幅面状地加载热流体或热空气。在这种第一热流体加固中，推荐地利用低于纤维的最高熔点的组分的熔点的流体温度工作，并且在该流体温度时至少一种较低熔点的组分(在双组分纤维的情况下是双组分纤维的较低熔点的组分)熔融或熔化。由此，这些纤维在接触位置处与相邻的纤维连接。以这种方式产生能被运输的非织造织物幅复合体，其随后被供应给第二加固级。推荐的是，第一加固级或流通式炉具有至少两个加热区域、优选两个加热区域。已证明有利的是，在这些加热区域的下游设置有至少一个、优选一个冷却区域，该冷却区域优选具有0.2m至6m的长度、非常优选0.2m至3m的长度并且特别优选0.2m至2m的长度。适宜地，非织造织物幅在第一加固级中或在第一热流体加固中由热流体、尤其是由热空气以0.2m/s至15m/s、优选1m/s至5m/s并且非常优选1m/s至3m/s的迎流速度迎流。

在本发明的范围内，将非织造织物幅紧接着第一热流体加固导入到第二加固级中，并且在此对非织造织物幅面状地加载热流体、尤其是热空气并且附加地且同时地将压力面状地施加到非织造织物幅上。适宜地，第二加固级由至少一个双带式炉、优选由一个双带式炉形成。此外在本发明的范围内，在所述双带式炉中进行非织造织物幅的最终加固和校准。推荐地，在双带式炉中将非织造织物幅夹紧在两个环绕的连续带或筛带之间，更确切地说优选夹紧在运输带与设置在该运输带上方的可调节高度的校准带之间。根据本发明的一种实施形式，所述运输带是铺放筛带。借助所述两个筛带或连续带将压力面状地施加到在此或者说同时由热流体或热空气穿流的非织造织物幅上。优选地，在第二加固级中或在双带式炉中以低于纤维的最高熔点组分的熔点的流体温度工作。在此适宜地，纤维的至少一种较低熔点的组分(在双组分纤维的情况下为较低熔点的组分)熔融或熔化。推荐的是，非织造织物幅在第二加固级中或在双带式炉中由热流体、尤其是热空气以0.2m/s至15m/s、优选1m/s至5m/s并且非常优选1m/s至3m/s的迎流速度迎流。已被证明有利的是，所述第二加固级或双带式炉具有多个优选可被单独调节的加热区域。在本发明的范围内，所述加热区域可以相应地从上面和/或从下面单独地被穿流。根据本发明的一种优选的实施变型方案，在所述加热区域的下游连接有至少一个冷却区域并且优选在加热区域的下游连接有两个冷却区域，以便再次冷却非织造织物幅。根据本发明的被证明的实施形式，用于第一热流体加固和/或用于第二热流体加固的热流体或热空气的温度为至少100℃、优选超过100℃并且优选120℃至160℃、非常优选超过130℃。

根据按照本发明的方法的一种特别推荐的实施形式的特征在于，紧接着热流体加固并且优选紧接着第二加固级或紧接着第二热流体加固给非织造织物幅充电。适宜地，所述充电在第二热流体加固的范围内在上述冷却非织造织物幅之后进行。推荐地，给非织造织物幅充电通过将非织造织物幅引导通过静态电场来实现。一种推荐的实施变型方案的特征在于，用于给非织造织物幅充电的充电装置具有两个至三个分别具有30kv的充电梁。适宜地，在充电装置的区域中设置有至少一个吸出装置，利用该吸出装置可以吸出在高电压时产生的臭氧，所述臭氧然后适宜地被供应给臭氧分解装置。在所述臭氧分解装置中，臭氧再次被转化成氧气。

一种在本发明范围内具有特别意义的非常优选的实施形式的特征在于，利用喷丝头将所述纤维纺制成连续长丝并且将非织造织物幅利用纺粘方法制成为纺粘型非织造织物。参照所述优选的实施形式，在前面和后面还要描述的实施变型方案中术语“纤维”也可以分别由“连续长丝”或“长丝”代替。在本发明的范围内，借助至少一个喷丝头纺制出所述连续长丝、随后借助至少一个冷却装置冷却所述连续长丝、接着借助至少一个拉伸装置拉伸所述连续长丝并且将经拉伸的连续长丝铺放在铺放装置上、优选在铺放筛带上以铺设成非织造织物幅或纺粘型非织造织物。所述非织造织物幅然后经受热流体加固。

根据按照本发明的方法的特别推荐的实施形式，制造多组分长丝形式的、优选双组分长丝形式的连续长丝。按照本发明的方法的一种非常优选的实施形式的特征在于，纺制具有扇段形饼状结构的多组分长丝或双组分长丝。但所述多组分长丝或双组分长丝也可以尤其是具有芯皮结构和/或并排结构。原则上也可以使用不同结构的双组分长丝或多组分长丝的混合物。在本发明的范围内，多组分长丝的各组分或双组分长丝的两种组分具有不同的熔点。

本发明的一种已被证明的实施形式的特征在于，利用多组分长丝或双组分长丝工作，其中一种组分占总长丝的重量百分比大于50％、优选大于55％、优选大于60％并且非常优选大于65％。根据本发明的一种推荐的实施形式，多组分长丝或双组分长丝的一种组分的重量百分比份额为65％至75％。

按照本发明的方法的一种非常优选的实施形式的特征在于，多组分长丝或双组分长丝的至少一种组分、优选两种或所有组分由聚烯烃组成。适宜地，所述聚烯烃是聚丙烯。聚烯烃混合物也可被用于连续长丝的组分。根据本发明的一个实施变型方案，术语“聚烯烃”和“聚丙烯”也包括聚烯烃或聚丙烯的相应的混合物亦或聚烯烃或聚丙烯的共聚物。

根据本发明的一种实施形式，将所述连续长丝纺制成由至少两种不同类型的连续长丝制成的连续长丝混合物。在此适宜地，至少两种连续长丝的塑料具有不同的熔点。在此，一种长丝类型的长丝在一定程度上可被用作粘结纤维，该粘结纤维在随后的加固或热流体加固中熔化或比其它或其余长丝更容易熔化。混合的长丝种类可以是单组分长丝，也可以是多组分长丝。

在本发明的范围内，借助至少一个喷丝头将多组分长丝、优选双组分丝纺制成连续长丝并且将所述连续长丝随后利用至少一个冷却装置冷却。按照本发明的方法的一种特别优选的实施形式的特征在于，在喷丝头与冷却装置之间设置至少一个单体抽吸装置，其用于吸出单体或用于吸出纺丝烟雾。冷却装置适宜地被分成至少两个、优选两个冷却腔室区段，在这些冷却腔室区段中连续长丝被加载不同温度的冷却空气。在通过冷却装置之后将连续长丝导入到拉伸装置中。在本发明的范围内，将连续长丝引导通过由冷却装置和拉伸装置组成的封闭机组，在该机组中除了在冷却装置中供给冷却流体或冷却空气之外没有进行其它的流体供给或空气供给。

本发明的一种非常推荐的实施形式的特征在于，将连续长丝在拉伸装置与铺放装置、尤其是与铺放筛带之间引导通过至少一个扩散器。根据非常优选的实施形式，在拉伸装置与铺放装置、尤其是与铺放筛带之间设置有至少两个扩散器、尤其是两个扩散器。适宜地，在所述两个扩散器之间设置有用于导入环境空气的环境空气进入间隙。在本发明的范围内，所述两个扩散器除了环境空气进入间隙之外没有其它的空气供给部。

在用于制造按照本发明的连续长丝的纺粘方法中，可以通过单独地调节冷却空气和拉伸空气有针对性地调整长丝细度并且由此又可能影响非织造织物幅的透气性。优选地，将经拉伸的连续长丝铺放在铺放筛带上，该铺放筛带以10m/min至150m/min之间的速度运行。所述铺放筛带适宜地构造成连续带。

在本发明的范围内，在按照本发明的方法中制造具有40g/m²至1000g/m²、优选40g/m²至250g/m²的单位面积重量的纺粘型非织造织物或非织造织物幅。根据一种推荐的实施变型方案，设置有测量装置，利用该测量装置可以(适宜地在线)确定非织造织物幅的透气性。所述测量装置能够实现直接在生产的非织造织物幅上确定出误差或与额定值的偏差并相应地校正。但原则上也可以离线地确定所制造的非织造织物幅的透气性。

为了解决上述技术问题，本发明还教导一种用于制造由纤维、优选热塑性塑料纤维制成的非织造织物的设备，其中，设置有至少一个用于纺制出纤维的喷丝头、至少一个用于冷却纤维的冷却装置以及至少一个用于将纤维铺放成非织造织物幅的铺放装置，其中，存在有至少一个用于热流体加固非织造织物幅的加固级并且所述加固级这样构造，使得非织造织物幅能够在所述加固级中面状地被加载热流体、尤其是热空气并且在此附加地且同时地压力能够面状地被施加到非织造织物幅上。根据本发明的特别推荐的实施形式，存在有至少两个、优选两个用于热流体加固非织造织物幅的加固级，其中，第一加固级具有至少一个设置在铺放筛带上方的、被加热的循环空气/流通式炉，其用于对在铺设筛带上引导的非织造织物幅面状地加载热流体或热空气，并且第二加固级具有至少一个双带式炉，在该双带式炉中非织造织物幅在两个环绕的带或连续带之间被引导并且在该双带式炉中非织造织物幅能够被面状地加载热流体或热空气并且在该双带式炉中附加地且同时地——尤其是利用所述两个环绕的带——使压力能够被面状地施加到非织造织物幅上。根据本发明的特别推荐的实施形式，铺放筛带的筛带区域无压实辊地或无压辊地构造在连续长丝的铺放区域与第一加固级之间。在本发明的范围内，紧接着所述两个加固级设置有用于给已加固的非织造织物幅充电的充电装置。

利用按照本发明的方法和利用按照本发明的设备优选地可以制造具有40g/m²至1000g/m²、优选40g/m²至250g/m²的单位面积重量的纺粘型非织造织物或非织造织物幅。这些纺粘非织造织物的特征在于特别有利的特性。在本发明的范围内，按照本发明制造的纺粘型非织造织物是由多个层构成的层压件的组成部分，其中，至少一个层或这些层的一部分同样由纺粘型非织造织物或非织造织物幅构成。在此例如可以使用熔喷无纺布。根据一种实施变型方案，所述层压件或多层组合体在其厚度延伸方面可以具有纤维直径或长丝直径的梯度。这样的层压件或多层组合体尤其是可以借助多个依次相继连接的纺丝箱体来制造。此外，本发明的主题也包括一种由纤维(其优选由热塑性塑料制成)制成的非织造织物，该非织造织物尤其是利用上述方法和/或利用上述设备制造并且具有40g/m²至250g/m²的单位面积重量并且可以被用作绝缘材料和/或包装材料。

本发明基于这样的认识，即利用按照本发明的方法和利用按照本发明的设备可以以简单的方式制造具有低密度的大体积的非织造织物幅或纺粘非织造织物，此外它们的特征在于极好的刚度或强度并且具有出色的透气性。所制造的非织造织物幅或纺粘非织造织物具有有利地较小的磨损并且表现出最佳的弹性。按照本发明的方法的特征在于高生产率并且能够以相对低的成本实施。此外，按照本发明的设备以有利的方式构造得不太复杂且不太昂贵。

按照本发明制造的非织造织物或纺粘非织造织物具有最佳的绝缘特性并且尤其是在50kg/m³至500kg/m³的密度下表现出相对低的热传导，虽然如此机械耐磨性仍然是足够的。因此，这种非织造织物或纺粘非织造织物极好地适合作为保鲜袋、微波盘或热饮容器等类似物的组分。按照本发明制造的非织造织物的其它优点是它们的简单可折叠性以及它们有利的隔音特性。由于非织造物的最佳机械特性以及由于按照本发明可实现的刚度，它们也可以有利地用于包装或作为包装的组成部分以及作为储物箱等类似物的组分。在此，此外按照本发明制造的非织造织物可以有利地被用作层压件的组成部分。这种层压件例如是膜-非织造织物-膜-层压件和类似的层压件。此外值得一提的是，在本发明的范围内，非织造织物可以以相对均匀的结构制造并且因此也可简单地印刷。这将促进其用于包装以及类似物。最后，按照本发明制造的非织造织物或纺粘非织造织物也可以用作过滤器的组分。概括地可以确定，按照本发明制造的非织造织物或纺粘非织造织物的特征在于大量的应用或使用可能性。

附图说明

下面借助于描述仅一种实施例的附图详细解释本发明。在示意图中：

图1示出按照本发明的设备的第一部分的纵剖面，

图2示出按照本发明的设备的第二部分的纵剖面，

图3以放大的示图示出图2中的部分a，

图4以放大的示图示出图2中的部分b，并且

图5a、5b、5c、5d示出根据本发明的各优选实施形式的连续长丝或双组分长丝的横截面。

具体实施方式

在附图中示出按照本发明的用于制造由连续长丝1制成的纺粘型非织造织物的设备。根据本发明的优选的实施形式，所述连续长丝1由热塑性塑料并且特别优选由聚烯烃制成。在图1中示出的设备是用于制造由连续长丝1制成的纺粘无纺布的纺粘无纺布设备。利用按照本发明的设备将连续长丝1借助喷丝头2纺出并且随后在冷却装置3中冷却。根据优选的实施形式并且在该实施例中，在喷丝头2与冷却装置3之间设置有单体抽吸装置4，其用于吸出在所述中间空间中产生的纺丝烟雾。推荐地并且在该实施例中，冷却装置3具有两个彼此相叠的或沿长丝流动方向依次相继设置的冷却室3a、3b，在这些冷却室中给连续长丝1加载不同温度的冷却空气。沿长丝流动方向在冷却装置3的下游连接有拉伸装置5并且该拉伸装置5优选地且在该实施例中具有沿连续长丝2的流动方向收缩的中间通道6以及连接在其上的拉伸通道7。根据非常优选的实施形式并且在该实施例中，由冷却装置3和拉伸装置5组成的机组构造成封闭机组，在该机组中除了在冷却装置3中供给冷却流体或冷却空气之外没有进行其它的流体供给或空气供给。

连续长丝1在该实施例中构造成铺放筛带8的铺放装置上被铺放成非织造织物幅9。根据推荐的实施形式并且在该实施例中，将连续长丝1在拉伸装置5与铺放筛带8之间引导通过至少一个扩散器10、11。优选地并且在该实施例中，设置有两个沿连续长丝1的流动方向依次相继设置的扩散器10和11。推荐地且在该实施例中，在所述两个扩散器10、11之间设置有用于环境空气进入的环境空气进入间隙12。紧接着所述扩散器10、11，将连续长丝1在铺放筛带上铺设成非织造织物幅9。所述铺放筛带8优选地并且在该实施例中是循环环绕的铺放筛带8。

因此优选地并且在该实施例中，将铺放在铺放筛带8上的由连续长丝1制成的非织造织物幅9在没有中间设置压实辊或压辊的情况下引导通过第一加固级或以流通式炉13形式的第一热流体加固。在此优选地并且在该实施例中，对在铺放筛带8上的非织造织物幅9进行第一面状的热空气加载。为此适宜地并且在该实施例中，对非织造织物幅9从上方面状地加载热空气，其中，所述热空气优选具有1m/s至3m/s的迎流速度并且推荐地具有比连续长丝线1的较高熔点的塑料组分低的温度。优选地并且在该实施例中，第一加固级或流通式炉13具有两个沿非织造织物幅9的输送方向依次相继设置的加热区域14、15，在这些加热区域中对非织造织物幅9加载热空气。适宜地并且在该实施例中，在加热区域14、15上连接有冷却区域16。

在第一加固级之后或在通过流通式炉13之后，将非织造织物幅9导入到第二加固级或第二热流体加固中，该第二热流体加固根据非常优选的实施形式并且在该实施例中构造成双带式炉17。在所述第二加固级中或在双带式炉17中，对非织造织物幅9面状地加载热流体，更确切地说在该实施例中加载热空气并且附加地且同时地面状地将压力施加到非织造织物幅9上。优选地并且在该实施例中，所述压力施加利用设置在铺放筛带8上方的校准带18进行，该校准带18推荐地并且在该实施例中构造成相对于铺放筛带8可调节高度的。适宜地并且在该实施例中，校准带18同样实施成连续带(循环带)。非织造织物幅9在一定程度上被夹紧在铺放筛带8与校准带18之间并且以这种方式将限定的压力施加到非织造织物幅9上。同时在双带式炉17中对非织造织物幅9加载热空气。在此，非织造织物幅9可以从上方和/或从下方被热空气迎流。优选地并且在该实施例中，热空气的迎流速度为1m/s至3m/s并且热空气的温度适宜地小于连续长丝1的较高熔点的塑料组分的熔化温度。推荐地并在该实施例中，双带式炉17具有两个加热区域19、20，在这些加热区域中对非织造织物幅9相应地加载热空气。优选地并且在该实施例中，在非织造织物幅9的输送方向上在加热区域19、20上连接有两个冷却区域21、22。优选地，所述两个加热区域19、20可单独地或分开地被调节。冷却区域21、22尤其是设置用于在充电之前再次冷却非织造织物幅9并且限定地中断收缩过程。

根据优选的实施形式并且在该实施例中，紧接着第二加固级或者说沿输送方向在双带式炉17的下游设置有用于给非织造织物幅9充电的充电装置23。在此，非织造织物幅9借助多个充电梁24被充电。所述充电装置23在图4中放大地示出。非织造织物幅9沿输送方向在充电装置23的下游优选被卷绕(在附图中未示出)。此外，在本发明的范围内，在合适的位置上、例如沿输送方向在充电装置23的下游设置有在图中未示出的测量装置，利用该测量装置可以(优选在线)确定非织造织物幅9的透气性。由此，在生产的非织造织物幅9上直接确定误差或与额定值的偏差并且可以直接通过调整设备参数进行校正。

在图5中还示出利用按照本发明的方法制造的连续长丝1的优选的横截面结构。图5a、5b和5c示出根据本发明的推荐的实施形式使用的双组分长丝的横截面结构。在本发明的范围内特别优选的是在图5a中示出的扇段形饼状结构。但原则上连续长丝也可以具有在图5b中示出的芯皮结构。在此，第一塑料组分25构成连续长丝1的皮并且第二塑料组分26构成芯。另一种优选的实施形式是在图5c中示出的连续长丝1的并排结构，在该并排结构中两个塑料组分25、26分别填充横截面的一半(侧)。根据本发明的特别优选的实施形式，所述两个塑料组分25、26由至少一种聚烯烃、例如由聚丙烯组成。图5d示出两种不同的连续长丝1a、1b的横截面结构，所述连续长丝是根据本发明的实施形式使用的两种不同类型的长丝的混合物的组成部分。在此，所述两种连续长丝1a、1b的塑料优选具有不同的熔点。在此，一种连续长丝1b可能在此在一定程度上用作粘结纤维组分，其中，这些连续长丝1b在加固或热流体加固中熔化或至少部分地熔化。