專利名稱：將合成纖維鋪放成無紡布的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用以將合成纖維鋪放成無紡布的方法以及根據權利要求10的前序部分的實施這種方法的裝置。
背景技術：
在由合成纖維制造無紡布時，擠出的大量單絲股必須盡可能均勻地鋪放成一平面結構。單絲股在擠出和冷卻后或多或少地通過輸送流體抽出，并導引到一鋪放帶。例如，專利申請US 6,183,684介紹了一種這種類型的方法和裝置。此處使用了一牽引噴嘴裝置，以便在擠出后從紡絲裝置牽引合成纖維，并拉伸和鋪放。為此，牽引噴嘴裝置包括一導絲通道，該導絲通道在上部具有一槽形纖維入口，在下部具有一槽形纖維出口。在纖維入口下方不遠處，多個流體入口通入導絲通道，輸送流體在過壓作用下通過流體入口供應到導絲通道。由此，纖維股被拉入牽引噴嘴裝置中，并在導絲通道內加速，然后作為纖維流通過纖維出口吹出。同時進行纖維股的拉伸，然后所述股立即被鋪放帶接收，進行鋪放。這時纖維連同輸送流體作為纖維流基本上垂直地撞在鋪放帶上。
對于能夠以高的生產速度運行，已知方法和裝置已被證明是特別好的，其中單絲股的速度可以達到8000m/min。因此，由牽引噴嘴裝置產生的纖維流以較高的能量撞在鋪放帶表面上。這時存在單根纖維鉤牢在鋪放帶表面上的危險。
發明內容
因此本發明的目的是，提供一種這種類型的用以鋪放具有高速度的纖維的方法和裝置，用這種方法和裝置保證無紡布從鋪放帶上可靠地輸出。
對于本發明的方法，該目的通過以下方式實現，即，使纖維流在即將碰到鋪放帶時單側地沿鋪放帶的導引方向偏斜，以使纖維以＜90°的角度撞在鋪放帶上。
對于這種類型的裝置，本發明的目的這樣實現，即，鋪放帶配設有一偏轉裝置，通過該偏轉裝置使從導絲通道出來的纖維流在即將碰到鋪放帶之前單側地沿鋪放帶的導引方向偏斜，使纖維以＜90°的角度撞在鋪放帶上。
本發明與由US 2002/0158362 A1已知的方法和裝置也不相近。在已知方法和裝置中，在纖維流從牽引噴嘴裝置中出來后立即產生空氣渦旋。所述空氣渦旋使纖維產生橫向運動，從而纖維不規則地鋪放在鋪放帶表面上的鋪放區內。為此，用以產生空氣渦旋的導向元件直接配設在牽引噴嘴裝置的出口側，以便得到盡可能大的用以形成纖維的橫向運動直至到達鋪放帶的自由行程。此外，這種方法和裝置只適用于低的纖維速度。
同樣，本發明也不與從DE 37 40 893 A1獲知的原理相近似。DE 37 40893 A1公開了一種制造紡粘型無紡布的方法和裝置，其中，纖維在一擴散甬道內行進，直至鋪放。可通過設置在擴散甬道內的可擺動的導向元件在雙側控制纖維流。但是，這種方法和裝置原則上存在這樣的缺點，即，相對的導向元件之間會出現變化的關系，這導致一種不穩定的狀態，即纖維既可能沿鋪放帶的導引方向偏斜，也可能逆著鋪放帶的導引方向偏斜。此外，這種裝置完全不適合以高的單纖維速度拉伸和鋪放纖維。
與之相反，本發明的方法和裝置基于纖維流在纖維即將碰到鋪放帶前單側地穩定偏斜。纖維以如下方式沿鋪放帶的導引方向偏斜，即，使得纖維以＜90°的角度撞到鋪放帶上。因此，高速行進的纖維可以柔和地且保護纖維地鋪放在鋪放帶上。因此，根據撞擊角度的不同，一部分動能可以結合在無紡布的成形中。這種效應可以有利地用以提高鋪放帶的導引速度。
纖維流強烈偏斜而使纖維以＜60°的角度撞擊在鋪放帶上的方法變型特別適合于以高的纖維速度鋪放細纖度的纖維。
為了使每種纖維得到最佳的鋪放，在根據的本發明的方法的有利實施例中建議根據工藝參數或產品參數改變纖維流偏斜的強度。此處，工藝參數是指牽引噴嘴裝置和鋪放帶的調整，例如鋪放帶的導引速度。例如單絲纖度或無紡布的鋪放密度可以用作產品參數，以便對纖維流的偏斜進行某種調整。
在纖維鋪放到鋪放帶上之前，纖維流的偏斜可以根據不同的方法進行。在第一種方法中，纖維流的偏斜由一導向板產生，該導向板在纖維的側向在導絲通道和鋪放帶之間的區域內延伸。因此，由于作用在纖維流上的柯恩達(Coanda)效應，可以在自由行程的大范圍內進行強制導引。因此，可以實現大偏斜，并從而實現較小的纖維撞擊角度。
在第二種方法中，纖維流的偏斜由一附加氣流產生，該附加氣流沿鋪放帶的導引方向橫向于纖維流動。因此，可以非常有限的方式產生作用在纖維流上的偏斜，并且這種偏斜還附加的造成單絲的噴氣變形(Verwirbelung)。這種使纖維流偏斜的短行程的優點在于，在牽引噴嘴裝置的出口側由纖維流出產生的用于拉伸纖維的流動完全不受影響。
也可以用第三種方法這樣來實現用以使纖維流偏斜的非常有限的作用行程，其中，在纖維即將鋪放之前給纖維流配設一成形體。該成形體纖維的側向保持在鋪放帶上方很小的距離處。這時同樣利用柯恩達效應，以得到纖維流在成形體上的偏斜。伸入到纖維流的邊界層的成形體形成沿偏斜方向的強烈的流動，從而由于由物理學家柯恩達發現的物理現象氣流附著在表面上，從而偏離其行進軌道。
為了得到對于纖維鋪放有利的撞擊角度，纖維優選在0.5至5bar的過壓作用下由輸送流體拉入導絲通道、進行加速并作為纖維流吹出。
可以將導絲通道的纖維出口與鋪放帶表面之間的自由行程調整到≤500mm，但是優選≤300mm。因此，可以實現用以制造熱壓粘合無紡布的非常緊湊的牽引裝置和鋪放裝置。
為了實施本發明的方法，推薦一種具有根據權利要求9的特征的裝置。鋪放帶配設有一偏轉裝置。通過該偏轉裝置，從導絲通道中出來的纖維流在即將碰到鋪放帶之前單側地沿鋪放帶導引方向偏斜，使纖維以＜90°的角度撞擊在鋪放帶上。因此，可進行非常均勻的可重復的纖維鋪放，以形成無紡布。即便在高纖維速度時，也可以防止單根纖維與鋪放帶互相鉤住。在纖維撞擊角度較小時，纖維的動能可以有利地以沿鋪放帶的導引方向的分量用于無紡布的成形。
在本發明的裝置的優選實施例中，偏轉裝置由一氣流發生器形成。除了可以使纖維流偏斜外，還可以使纖維在即將鋪放之前產生附加的噴氣變形，從而可產生特別的無紡布效果。
但是，偏轉裝置優選由導向板形成，該導向板在纖維的側向在鋪放帶的輸出無紡布的一側的導絲通道和鋪放帶之間的區域內延伸。導向板這樣設置在纖維流附近，即，使纖維流的外邊緣區尤其會與導向板的下部區域接觸，以便通過導向板產生由所謂的柯恩達效應引起的纖維流彎曲。
為此，導向板有利地具有一配設給鋪放帶的自由導向端，該導向端設計成具有朝鋪放帶的導引方向布置的傾斜部。導向板在纖維流的整個寬度上延伸，從而纖維流內的所有纖維獲得取決于導向板和纖維流的偏斜。
為了盡可能避免纖維流內的湍流流動現象，導向板優選設計成具有一沿纖維流的流動方向的曲率。所述曲率具有一大于鋪放帶與牽引裝置的纖維出口的之間的距離的一半的曲率半徑。因此，由導絲通道產生的直接在噴嘴裝置下方的用以拉伸纖維的噴氣變形現象不受影響，只有在繼續向前運動后纖維流才到達彎曲的導向板的影響區。
在牽引裝置與鋪放帶之間的行程特別短時，偏轉裝置也可以有利地由一成形體形成，該成形體在纖維的側向在鋪放帶的無紡布冷卻側的鋪放帶的上方較小的距離處延伸。成形體以其外輪廓相對于纖維流以如下方式被保持，即，使得在鋪放之前進行由柯恩達效應引起的纖維流并且從而還有纖維的轉向。這里可以采用圓形或橢圓形桿作為成形體。
根據本發明的裝置的有利的改進方案，為了改變纖維流的偏斜強度并從而改變纖維與鋪放帶之間的撞擊角度，可以改變偏轉裝置在相對于纖維流的距離和高度上的位置。但是，如果牽引裝置的纖維出口與鋪放帶之間的距離可以通過一高度可調的牽引裝置調整，則也可以有利地將偏轉裝置的這種位置改變用于此目的。
由于鋪放柔和，牽引噴嘴裝置的纖維出口與鋪放帶之間的距離優選調整到非常短。從而，該距離可以＜500mm，甚至＜300mm。可以在設備內實現非常短的紡絲行程。但是，牽引噴嘴裝置和鋪放帶之間的距離也可以＞500mm。
為了能夠在鋪放之前進行必要的纖維拉伸，導絲通道的流體入口優選與一壓縮空氣源連接，通過該壓縮空氣源可以產生具有0.5至5bar過壓的壓縮空氣。
根據本發明的方法和裝置的特征是纖維的高速鋪放，從而可以以高的生產速度制造無紡布。根據纖維類型、纖維材料和無紡布的要求，可以進行所希望的調整，以使纖維流偏斜。也可以通過可控制的執行機構進行調整，該執行機構在確定工藝參數或產品參數后例如通過控制裝置自動控制。
下面參考附圖詳細說明根據本發明的方法，其中下述說明是基于用以實施所述方法的根據本發明的裝置的實施例。
在附圖中圖1示意性地示出用以實施根據本發明的方法的根據本發明的裝置的第一實施例的視圖；圖2示意性地示出圖1中所示實施例的橫剖視圖；圖3和4分別示意性地示出用以實施根據本發明的方法的根據本發明的裝置的其它實施例的橫剖視圖。
具體實施例方式
圖1和2示出用以實施根據本發明的方法的根據本發明的裝置的第一實施例，該方法用于將合成纖維鋪放成無紡布。在圖1中以一個視圖示意性地示出該實施例，在圖2中以橫剖視圖示意性地示出該實施例。只要沒有指明某一個圖，則以下說明適用于兩個圖。
本實施例包括一牽引噴嘴裝置1，該裝置通常設置在噴絲頭下方。這種牽引噴嘴裝置是眾所周知的，例如在US 6,183,684 B1中有詳細說明。因此可參考所述資料，下面只說明主要組成部分。
牽引噴嘴裝置1包括一中間的導絲通道2，該通道在牽引噴嘴裝置1的上側由纖維入口3限定，在牽引噴嘴裝置1的下側由纖維出口4限定。導絲通道2設計成狹槽狀，并基本上在長方體形的牽引噴嘴裝置1的整個長度上延伸。在導絲通道2的縱向側上形成有流體入口6.1和6.2，所述流體入口以噴嘴狀地通入導絲通道2。流體入口6.1和6.2連接到流體腔7.1和7.2，所述流體腔通過流體接頭5連接到這里未示出的流體源。輸送流體分別通過流體源經過流體接頭5被供應到流體腔7.1和7.2，所述輸送流體具有比導絲通道2內的大氣高的過壓力。
牽引噴嘴裝置1以短的距離設置在一鋪放帶8上方。鋪放帶8具有在牽引噴嘴裝置1的整個長度上延伸的寬度。該鋪放帶8優選作為環帶在多個進料輥上被導引和驅動，以便鋪放帶8沿圖中的箭頭所示的導引方向連續運動。在圖1中僅示出一個進料輥，并且該進料輥用參考數字9示出。鋪放帶8設計成透氣的，其中在牽引噴嘴裝置1的垂直下方形成的鋪放區內在鋪放帶8的下側上設置一抽吸裝置10。
在牽引噴嘴裝置1和鋪放帶8之間的區域內形成一自由行程段。在鋪放帶8上方不遠處，在所述自由行程段內設置有偏轉裝置13。偏轉裝置13由一成形導向板14形成，該導向板保持在鋪放帶8的輸出側17。此處，鋪放帶8相對于牽引噴嘴裝置1沿導引方向輸出無紡布12的一側稱為輸出側。這里與之相對的一側稱為輸入側21。
導向板14以上端保持在一擺動軸15上，并可通過執行機構16相對于從纖維出口4中垂直流出的纖維流18調整。導向板14具有一通過曲率半徑R近似地確定的曲率。此處，曲率半徑R最好選擇成大于牽引噴嘴裝置1與鋪放帶8之間的距離的一半的尺寸。在圖2中，牽引噴嘴裝置1和鋪放帶8之間的距離用字母A表示。因此，對于導向板的曲率半徑R有R≥A/2。
導向板14以下導向端19伸出到鋪放帶8。此處，這樣來選擇導向端19和鋪放帶8之間的距離，即，導向板14與在鋪放帶8上形成的無紡布12不接觸。導向端19設計為具有沿向鋪放帶8的導引方向傾斜部。這樣來設定導向板14與由牽引噴嘴裝置1產生的纖維流18之間的距離，即，至少纖維流18的邊緣區可與導向板14的表面接觸。此處，可以通過相對于旋轉軸15調整導向板14來改變纖維流18與導向板14之間的接觸區。
在工作狀態下，向牽引噴嘴裝置1供應輸送流體。優選使用來自壓縮空氣源的壓縮空氣作為輸送流體。所述壓縮空氣優選以在0.5至5bar范圍內的過壓、更優選以在1至3bar范圍內的過壓從流體腔7.1和7.2通過流體入口6.1和6.2流入導絲通道2。因此，通過纖維入口3進入導絲通道2的纖維11被從此處未示出的紡絲裝置中連續地抽出。在紡絲裝置中，此前纖維按排形布置由聚合物材料熔融紡出并接著被冷卻。纖維11在導絲通道2內被輸送流體加速，并與之一起作為纖維流18通過纖維出口4被吹出。此處，由纖維和輸送流體構成的纖維流18被垂直地通過纖維出口4沿鋪放帶8的方向吹送。在即將碰到鋪放帶8之前，纖維流18進入導向板14的影響區，在此處由于所謂的柯恩達(Coanda)效應纖維流18發生偏轉。纖維流18跟隨導向板14的輪廓并偏離垂直方向。因此，纖維11以＜90°的角度撞擊鋪放帶8。在圖2中，纖維11和鋪放帶8之間的撞擊角度用希臘字母α表示。可以根據導向板14的形狀和導向板14相對于纖維流18的位置導致使纖維以＜60°的撞擊角鋪放的偏轉。
纖維11在鋪放帶8的表面上形成無紡布12。所述無紡布12由鋪放帶8連續地向輸出側17輸出。通過使纖維流18在即將撞上鋪放帶8之前偏轉，即使在3500m/min至8000m/min的高纖維速度下纖維11也能柔和地且保護纖維地鋪放成無紡布12。因此在制造無紡布時可實現高的帶速和高的生產率。
通過根據本發明的纖維鋪放，牽引噴嘴裝置1與鋪放帶之間的距離可以為在50至500mm、優選100至200mm范圍內的非常短的距離。可以使用簡單的手段將無紡布從鋪放帶上取下來，以進行進一步的處理。盡管鋪放帶表面是多孔的，但仍然可以用較小的力將無紡布從表面上取下來。不會由于附著的纖維出現個別散線。
圖3示出用以實施根據本發明的方法的根據本發明的裝置的另一實施例。圖3所示的實施例基本上與上述實施例相同，因此可參考上述說明，下面僅僅說明其不同之處。
在圖3中所示的根據本發明的裝置的實施例中，在牽引噴嘴裝置1和鋪放帶8之間的自由行程內在輸入側21設置偏轉裝置13。此處，偏轉裝置13由氣流發生器20形成，該氣流發生器包括一基本上平行于纖維流18延伸的吹氣口23。氣流發生器20這樣配設給鋪放帶8，即，從吹氣口23出來的噴氣流在纖維流18即將碰到鋪放帶8之前與鋪放帶8平行地與該纖維流相遇并使纖維沿導引方向偏斜。這里除了使纖維流18偏斜外，還在即將鋪放之前使纖維11產生噴氣變形，從而可在無紡布12內產生確定的無紡布效果(Vlieseffekt)。通過氣流發生器20產生的噴氣流的強度是可變的，因此可以通過相應較平的撞擊角度實現強烈的偏斜。這里可以根據纖維類型和單絲纖度以及流體流的過壓來選擇調整設置。此外，牽引噴嘴裝置1設計成高度可調的，從而可以改變用于形成自由行程的距離A。
圖4示意性地示出根據本發明的裝置的另一實施例的橫剖視圖。本實施例基本上與上述實施例相同。因此可參考上述說明，下面僅說明其不同之處。
在圖4所示的實施例中，偏轉裝置13由一成形體22構成。成形體22在輸出側17設置在鋪放帶8上方不遠處，并在纖維流18附近沿側向延伸。成形體22被以如下方式保持，即，使纖維流18的外邊緣區至少與成形體22的表面接觸。成形體22具有圓桿形形狀。由于柯恩達效應，纖維流18在成形體22的表面上偏斜，從而纖維11以＜90°的撞擊角度碰到鋪放帶。成形體22可調節地保持在機架上，其中可以改變到鋪放帶8的距離和到纖維流18的距離。成形體22也可以設計成具有單側向纖維流18傾斜的曲率的非對稱形狀。此處重要的是，纖維流18的邊緣區與成形體22相接觸。
在圖1至4中所示的用以實施根據本發明的方法的根據本發明的裝置的實施例在偏轉裝置的結構和布局方面是示例性的。此處重要的是，如果纖維被垂直地向鋪放帶輸送，使纖維在即將碰到鋪放帶前沿鋪放帶的導引方向偏斜。偏轉裝置尤其適合于使纖維流穩定且可重復地偏斜并從而使纖維均勻地鋪放。
參考標號表1 牽引噴嘴裝置2 導絲通道3 纖維入口4 纖維出口5 流體接頭6.1、6.2流體入口7.1、7.2流體腔 8 鋪放帶9 進料輥 10 抽吸裝置11 纖維12 無紡布13 偏轉裝置14 導向板15 擺動軸 16 執行機構17 輸出側 18 纖維流19 導向端 20 氣流發生器21 輸入側 22 成形體23 吹氣口
權利要求
1.一種用以將合成纖維鋪放成無紡布的方法，其中，合成纖維在熔融紡造后由輸送流體按排形的布置牽引，在導絲通道內加速，其中，輸送流體和纖維作為纖維流離開導絲通道，纖維流由一橫向于導絲通道被引導行進的鋪放帶接收，其特征在于使纖維流在即將碰到鋪放帶之前單側地沿鋪放帶的導引方向這樣偏斜，即，纖維以＜90°的角度撞擊在鋪放帶上。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于使纖維流這樣強烈地偏斜，即，使得纖維以＜60°的角度撞擊在鋪放帶上。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于根據工藝參數和產品參數改變纖維流的偏斜強度。
4.根據權利要求1至3中的任一項的方法，其特征在于由一導向板使纖維流的偏斜，該導向板在纖維的側向在導絲通道和鋪放帶之間的區域內延伸。
5.根據權利要求1至3中的任一項的方法，其特征在于由一附加氣流使纖維流的偏斜，該氣流沿鋪放帶的導引方向橫向于纖維流動。
6.根據權利要求1至3中的任一項的方法，其特征在于由一成形體使纖維流的偏斜，該成形體在纖維附近在側向以在鋪放帶上方的短距離延伸。
7.根據權利要求1至6中的任一項的方法，其特征在于輸送流體在0.5-5bar范圍內的過壓作用下被引入導絲通道。
8.根據權利要求1至7中的任一項的方法，其特征在于纖維流從離開導絲通道到碰到鋪放帶流過的≤500mm，優選小于300mm的行程段。
9.一種用以實施根據權利要求1至8中的任一項的方法的裝置，該裝置包括一牽引噴嘴裝置(1)和一可驅動的鋪放帶(8)，該牽引噴嘴裝置(1)包括一具有狹槽形纖維入口(3)和狹槽形纖維出口(4)的導絲通道(2)，其中，設置有多個通入導絲通道(2)的流體入口(6.1、6.2)，所述流體入口與一流體源連接；其中，所述鋪放帶(8)設置在牽引噴嘴裝置(1)的纖維出口(4)下方的小距離(A)處；并且所述鋪放帶(8)可沿導引方向橫向于纖維出口(4)運動，其特征在于鋪放帶(8)配設有一偏轉裝置(13)，從導絲通道(2)中出來的纖維流(18)在即將碰到鋪放帶(8)之前通過該偏轉裝置單側地沿鋪放帶(8)的導引方向偏斜，使纖維(11)以＜90°的角度撞擊在鋪放帶(8)上。
10.根據權利要求9的裝置，其特征在于偏轉裝置(13)由一氣流發生器(20)形成，該氣流發生器沿鋪放帶(8)的導引方向產生一橫向于纖維流的噴氣流。
11.根據權利要求9的裝置，其特征在于偏轉裝置(13)由一導向板(14)形成，該導向板在纖維(11)的側向在鋪放帶(8)的輸出無紡布(12)的一側(17)在導絲通道(2)與鋪放帶(8)之間的區域內延伸。
12.根據權利要求11的裝置，其特征在于導向板(14)具有一配設給鋪放帶(8)的自由導向端(19)，該導向端設計成具有一朝向鋪放帶(8)的導引方向布置的傾斜部。
13.根據權利要求11或12的裝置，其特征在于導向板(14)具有沿纖維流流動方向的曲率，該曲率由一曲率半徑(R)確定，該曲率半徑大于鋪放帶(8)與牽引噴嘴裝置(1)的纖維出口(4)之間的距離(A)的一半。
14.根據權利要求9的裝置，其特征在于偏轉裝置(13)由一成形體(22)形成，該成形體在纖維(11)的側向在鋪放帶(8)的輸出無紡布(12)的一側以在鋪放帶(8)上方的短距離延伸。
15.根據權利要求9至14中的任一項的裝置，其特征在于該偏轉裝置(13)的位置設計成在距離和高度上可相對于纖維流(18)改變。
16.根據權利要求9至15中的任一項的裝置，其特征在于牽引噴嘴裝置(1)的纖維出口(4)與鋪放帶(8)之間的距離(A)＜500mm，優選＜300mm。
17.根據權利要求9至16中的任一項的裝置，其特征在于牽引噴嘴裝置(1)設計成高度可調的，用以調整纖維出口(4)和鋪放帶(8)之間的距離(A)。
18.根據權利要求9至17中的任一項的裝置，其特征在于導絲通道(2)的流體入口(6.1、6.2)與一壓縮氣源連接，通過該壓縮氣源可產生具有0.5-5.0bar過壓的壓縮空氣。
全文摘要
本發明涉及一種用以將合成纖維鋪放成無紡布的方法以及實施所述方法的裝置。纖維通過牽引噴嘴裝置被輸送流體按排形布置牽引，然后在導絲通道內加速并作為纖維流沿鋪放帶的方向被吹出。根據本發明，使纖維流在即將碰到鋪放帶之前單側地沿鋪放帶的導引方向這樣偏斜，即，纖維以＜90°的角度撞擊鋪放帶。為此，給鋪放帶配設一相應的偏轉裝置。
文檔編號D04H3/16GK1831229SQ20061005850
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月10日 優先權日2005年3月12日
發明者M·施廷德爾, M·格羅納-羅特梅爾 申請人:蘇拉有限及兩合公司