СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬЕРНОГО НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА
METHOD AND DEVICE FOR PREPARING SPUN BONDED NON-WOVEN MATERIAL

Изобретение относится к способу изготовления фильерного нетканого материала из бесконечных филаментных нитей. Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления такого способа. В рамках изобретения предусмотрено, что бесконечные филаментные нити состоят из термопластичного синтетического материала. Бесконечные филаментные нити отличаются в силу своей чуть ли не бесконечной длины от штапельных волокон, которые имеют значительно меньшие длины, к примеру от 10 до 60 мм. Бесконечные филаментные нити производятся стандартным способом посредством формовочного устройства или фильеры.
В основном из практики известно о возможности изготовления при использовании штапельных волокон высокообъемных нетканых материалов, которые известны как «High Loft-Vliese». Упрочнение задела волокон производится в данном случае стандартным способом посредством упрочнения горячим воздухом с использованием метода протекания. Эти нетканые материалы, среди прочего, используются в гигиенической промышленности, к примеру, в качестве разделительных слоев в пеленках и в оборудовании для фильтрования. Уже были предприняты попытки изготовления сравнительно толстых или объемных нетканых материалов из бесконечных филаментных нитей, причем использовались многокомпонентные филаментные нити с естественной извитостью. При этом, однако, получается, как правило, задел филаментных нитей и, соответственно, фильерный нетканый материал с неравномерной или неоднородной структурой. Это, по меньшей мере, частично объясняется тем, что активизация извитости может приводить к образованию сил усадки, которые ведут к разрыву задела филаментных нитей и, соответственно, фильерного нетканого материала. Результатом являются мало пригодные продукты.
В противоположность этому задача предлагаемого изобретения состоит в создании способа изготовления фильерного нетканого материала из бесконечных филаментных нитей, посредством которого могут быть изготовлены толстые или объемные фильерные нетканые материалы с очень равномерной или однородной структурой. Кроме того, задача предлагаемого изобретения состоит в создании соответствующего устройства.
Для решения указанных задач в изобретении предлагается способ изготовления фильерного нетканого материала из бесконечных филаментных нитей, причем производят филаментные нити, из которых, по меньшей мере, часть имеет естественную извитость, причем филаментные нити выкладывают в зоне складирования транспортирующего устройства в задел филаментных нитей и, причем задел филаментных нитей посредством транспортирующего устройства перемещают в направлении холстоскрепляющего устройства и,
причем создают протекающий вдоль, в направлении транспортировки задела филаментных нитей, по поверхности задела филаментных нитей, газовый поток.
В основном, в рамках изобретения могут производиться однослойные или многослойные фильерные нетканые материалы, которые полностью состоят из филаментных нитей с естественной извитостью. В рамках изобретения предусмотрено также, что изготавливается однослойный фильерный нетканый материал, который состоит из смеси филаментных нитей с естественной извитостью и не извитых филаментов. У многослойных фильерных нетканых материалов отдельные слои могут быть образованы из филаментных нитей с естественной извитостью, или из не извитых филаментных нитей, или из смесей филаментных нитей с естественной извитостью с не извитыми филаментными нитями. Целесообразным образом многослойный фильерный нетканый материал в соответствии с изобретением имеет, по меньшей мере, один слой (пласт), который состоит исключительно из филаментных нитей с естественной извитостью или из смеси филаментов с естественной извитостью с не извитыми филаментными нитями.
Бесконечные филаментные нити формируются сначала посредством формовочного устройства или фильеры. Целесообразным образом затем происходит охлаждение этих филаментных нитей. В рамках изобретения предусмотрено, что филаментные нити подвергаются вытягиванию в вытягивающем устройстве. Охлаждение и вытягивание может производиться, в частности, также и в комбинированном охлаждающе-вытягивающем устройстве. Прежде чем осуществляется задел филаментных нитей в зоне складирования, они направляются предпочтительно посредством диффузора. Диффузор расположен в таком случае между вытягивающим устройством или между комбинированным охлаждающе-вытягивающим устройством и зоной складирования. Выходящие из формовочного устройства филаментные нити обрабатываются предпочтительно по способу Reicofil III (DE-PS 19620379) или по способу Reicofil IV (EP-OS 1340843).
Под филаментными нитями с естественной извитостью понимаются, в частности, филаментные нити или бикомпонентные/многокомпонентные филаментные нити, у которых после вытягивания возникает извитость. Извитость начинается в данном случае, следовательно, как только вытягивающие усилия или воздушные вытягивающие усилия перестают воздействовать на филаментные нити. При этом извитость может иметь место прежде всего перед заделом, то есть между вытягивающим устройством и зоной складирования, в частности в предпочтительно предусмотренном диффузоре. В случае данной, имеющей место перед заделом филаментных нитей, извитости речь идет о «первичной извитости». Филаментные нити с естественной извитостью могут, в частности, также и после задела принимать (дополнительную) извитость. В случае данной, имеющей место после задела, извитости речь идет о «вторичной извитости». Под филаментными нитями с естественной извитостью в рамках изобретения понимают предпочтительно филаментные нити, которые после задела на транспортирующем устройстве в расслабленном состоянии имеют радиусы кривизны меньше 5 мм. Эти филаментные нити имеют при этом на большей части своей длины соответствующие извитости с вышеупомянутыми радиусами кривизны. В соответствии с особо предпочтительным вариантом осуществления изобретения филаментные нити с естественной извитостью являются бикомпонентными филаментными нитями или многокомпонентными филаментными нитями со структурой «бок о бок». В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения в качестве филаментных нитей с естественной извитостью могут использоваться также бикомпонентные филаментные нити или многокомпонентные филаментные нити с ацентрической структурой ядро/оболочка.
В рамках изобретения предусмотрено, что способ в соответствии с изобретением осуществляется таким образом, что извитость филаментных нитей (с естественной извитостью) имеет место после вытягивания филаментных нитей и перед заделом филаментных нитей. При этом речь идет, однако, об уже упомянутой первичной извитости филаментных нитей. В рамках изобретения предусмотрено далее, что извитость филаментных нитей имеет место и после задела филаментных нитей на транспортирующем устройстве. При этом речь идет о вышеупомянутой вторичной извитости.
2
Транспортирующее устройство состоит предпочтительно из транспортирующей ленты или из множества последовательно соединенных транспортирующих лент. При этом, по меньшей мере, одна транспортирующая лента в зоне складирования филаментных нитей выполнена как газопроницаемая (воздухопроницаемая) транспортирующая лента или газопроницаемое (воздухопроницаемое) ленточное сито. Под таким ленточным ситом понимается, в частности, проводимая по направляющим роликам бесконечная лента. В соответствии с особо предпочтительным вариантом осуществления изобретения филаментные нити выкладываются в задел филаментных нитей на ленточное сито, представляющее собой транспортирующее устройство или составную часть транспортирующего устройства, и к заделу филаментных нитей в аспирационной зоне ленточного сита подводится всасываемый воздух. В рамках изобретения предусмотрено при этом, что аспирационная зона содержит в себе зону складирования для филаментных нитей и целесообразным образом также зону в направлении транспортировки за этой зоной складирования. Для осуществления подвода всасывающего воздуха ниже ленточного сита расположено предпочтительно, по меньшей мере, одно всасывающее устройство. Посредством такого всасывающего устройства воздух всасывается через ленточное сито, так что филаментные нити или задел филаментных нитей как бы всасываются на ленточное сито. Вследствие этого происходит определенная стабилизация задела филаментных нитей. В результате данной всасывающей подачи задел филаментных нитей имеет относительно небольшую толщину (к примеру, толщину приблизительно от 2 до 3 мм). В этой аспирационной зоне задел филаментных нитей (сверх того) посредством зоны всасываемого воздуха фиксируется и прижимается на ленточном сите для того, чтобы выдерживать относительно высокие скорости воздуха в зоне складирования без нежелательных смещений и образования неоднородностей. После покидания аспирационной зоны задел филаментных нитей, так сказать, распускается, в частности, в силу вторичной извитости. После этого задел филаментных нитей имеет существенно большую толщину (к примеру, толщину от 3 см при 40 г/м веса на единицу площади).
В соответствии с изобретением создается протекающий в направлении транспортировки задела филаментных нитей вдоль, по поверхности задела филаментных нитей, газовый поток. Под тем что газовый поток протекает вдоль по поверхности задела филаментных нитей понимается, в частности, то, что газовый поток протекает параллельно или, в основном, параллельно поверхности задела филаментных нитей, или параллельно или, в основном, параллельно поверхности направления транспортировки и, соответственно, ленточного сита. В рамках изобретения предусмотрено, что газовый поток протекает в направлении транспортировки, за аспирационной зоной, по поверхности задела филаментных нитей. Под газовым потоком предпочтительно понимается воздушный поток.
Как уже изложено выше, задел филаментных нитей как бы распускается при покидании аспирационной зоны, в частности, в силу вторичной извитости, и тогда получается относительно толстый задел филаментных нитей. Суть изобретения состоит в том, что этот задел филаментных нитей при распускании или в распущенном состоянии подвергается опасности, а именно, во-первых, потому что силы усадки из вторичной извитости могут разрушить равномерность задела филаментных нитей, а во-вторых, потому что к распущенному заделу филаментных нитей подводятся аэродинамические силы, и они могут как бы раскрыть этот задел филаментных нитей. Эти аэродинамические силы способствуют тому, что задел филаментных нитей со скоростью транспортирующего устройства или ленточного сита как бы перемещается относительно неподвижного окружающего воздуха. Суть изобретения состоит далее в том, что задел филаментных нитей посредством протекающего вдоль в направлении транспортировки по поверхности задела филаментных нитей газового потока может быть действенно стабилизирован в отношении указанных негативных эффектов. Иначе говоря, задел филаментных нитей в соответствии с изобретением стабилизируется в зонах, в которых не производится всасывание, посредством воздушного течения.
В рамках изобретения предусмотрено, что скорость газового потока (воздушного потока) соответствует, по меньшей мере, половине скорости транспортировки задела филаментных нитей, предпочтительно, по меньшей мере, 80%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90% и особо предпочтительно, по меньшей мере, 95% скорости транспортировки задела филаментных нитей. В соответствии с особо предпочтительным вариантом осуществления изобретения скорость газового потока (воздушного потока) соответствует, по меньшей мере, скорости транспортировки или примерно скорости транспортировки задела филаментных нитей. В соответствии с вариантом осуществления изобретения скорость газового потока (воздушного потока) немного выше скорости транспортировки задела филаментных нитей, а именно предпочтительно максимально на 20%, еще более предпочтительно максимально на 15% и особо предпочтительно на 10% выше скорости транспортировки задела филаментных нитей.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, который в рамках изобретения приобретает совершенно особое значение, задел филаментных нитей упрочняется в упрочняющем устройстве посредством, по меньшей мере, одной текучей среды, предпочтительно посредством, по меньшей мере, горячей текучей среды. В рамках изобретения предусмотрено, что к заделу филаментных нитей в упрочняющем устройстве подводится горячая текучая среда с оговоркой на то, что задел филаментных нитей прижимается по отношению к транспортирующему устройству или по отношению к газопроницаемому ленточному ситу. При этом производится поперечный подвод к поверхности задела филаментных нитей посредством сил горячей текучей среды. Вследствие этого задел филаментных нитей прижимается к транспортирующему устройству или к ленточному ситу. В рамках изобретения предусмотрено, что горячая текучая среда протекает сквозь задел филаментных нитей и газопроницаемое ленточное сито. Это упрочнение происходит предпочтительным образом в упрочняющей камере, через которую проводится транспортирующее устройство или ленточное сито с заделом филаментных нитей. Целесообразным образом упрочнение проводится в виде упрочнения горячим воздухом. Текучая среда протекает в упрочняющем устройстве предпочтительно перпендикулярно поверхности задела филаментных нитей и предпочтительно сверху на задел филаментных нитей. В рамках изобретения предусмотрено при этом, что к заделу филаментных нитей текучая среда, предпочтительно горячая текучая среда, подводится плоскостно (то есть не только линейно).
В соответствии с особо предпочтительным вариантом осуществления изобретения протекающий вдоль по поверхности задела филаментных нитей газовый поток создается посредством протекающей в упрочняющем устройстве текучей среды. Иначе говоря, протекающая в упрочняющем устройстве текучая среда (предпочтительно протекающий там горячий воздух) является движущей силой для создания протекающего вдоль по поверхности задела филаментных нитей газового потока. В рамках изобретения предусмотрено при этом, что протекающий вдоль газовый поток в соответствии с изобретением создается, по меньшей мере, в основном, посредством эффекта Вентури.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения за аспирационной зоной вдувается и/или всасывается газ и при помощи, по меньшей мере, одного устройства направления потока поворачивается к протекающему вдоль по поверхности задела филаментных нитей газовому потоку. По меньшей мере, под одним устройством направления потока предпочтительно подразумевается лист, направляющий поток или изогнутый лист, направляющий поток.
Предметом изобретения является также устройство для изготовления фильерного нетканого материала из бесконечных филаментных нитей, которые, по меньшей мере, частично имеют естественную извитость, по меньшей мере, с одним формовочным устройством для выработки филаментных нитей и с транспортирующим устройством с зоной складирования, в которой филаментные нити могут выкладываться в задел филаментных нитей, причем далее предусмотрено упрочняющее устройство для упрочнения филаментных нитей,
и причем имеется в наличии, по меньшей мере, одно производственное устройство, посредством которого может создаваться газовый поток, протекающий вдоль, между зоной складирования и упрочняющим устройством, по поверхности задела филаментных нитей в направлении транспортировки задела филаментных нитей. Предпочтительно этот газовый поток в соответствии с изобретением протекает вдоль в направлении транспортировки за аспирационной зоной по поверхности задела филаментных нитей, а именно, предпочтительно до упрочняющего устройства.
В рамках изобретения предусмотрено, что между формовочным устройством и зоной складирования расположено вытягивающее устройство для вытягивания филаментных нитей. Далее в рамках изобретения предусмотрено, что между формовочным устройством и вытягивающим устройством расположено охлаждающее устройство. В соответствии с вариантом осуществления изобретения используется комбинированное охлаждающе-вытягивающее устройство. В соответствии с особо предпочтительным вариантом осуществления изобретения между вытягивающим устройством и зоной складирования предусмотрен диффузор для задела филаментных нитей. Этот диффузор в рамках изобретения приобретает особое значение. Целесообразным образом диффузор имеет расходящиеся в направлении к зоне складировании стенки диффузора.
Суть изобретения состоит в том, что посредством способа в соответствии с изобретением и устройства в соответствии с изобретением могут быть изготовлены толстые или объемные фильерные нетканые материалы, которые, несмотря на это, отличаются однородными свойствами и однородной или равномерной структурой. В итоге, могут изготавливаться фильерные нетканые материалы с оптимальными свойствами и с оптимальным качеством. Необходимо подчеркнуть также, что эти фильерные нетканые материалы могут вырабатываться соответствующей толщины и однородности. Далее следует отметить то, что способ в соответствии с изобретением, принимая во внимание значительные достигнутые преимущества, может осуществляться с относительно небольшими издержками и поэтому влечет за собой лишь сравнительно небольшие затраты. Существующие устройства можно без проблем оснащать компонентами в соответствии с изобретением.
Далее изобретение разъясняется более подробно на основании лишь одного представляющего пример осуществления изобретения чертежа, на котором схематично показано:
фиг.1 - разрез фрагмента устройства в соответствии с изобретением;
фиг.2 - разрез другого фрагмента устройства в соответствии с изобретением;
фиг.3 - особый вариант осуществления предмета изобретения в соответствии с фиг.2;
фиг.4 - другой вариант осуществления предмета изобретения в соответствии с фиг.2.
На чертежах представлено устройство для осуществления способа изготовления фильерного нетканого материала из бесконечных филаментных нитей, причем производятся филаментные нити 1, из которых, по меньшей мере, часть имеет естественную извитость. Под фильерным нетканым материалом в соответствии с вариантом осуществления изобретения может пониматься однослойный фильерный нетканый материал, который состоит либо исключительно из филаментных нитей с естественной извитостью, либо из смеси филаментных нитей с естественной извитостью и не извитых филаментных нитей. Доля филаментных нитей с естественной извитостью составляет при этом предпочтительно, по меньшей мере, 20% по массе, особо предпочтительно, по меньшей мере, 30% по массе. В рамках способа в соответствии с изобретением также может изготавливаться многослойный фильерный нетканый материал, у которого, по меньшей мере, один слой (как описано ранее) имеет филаментные нити с естественной извитостью.
На фиг.1 видно, что устройство в соответствии с изобретением имеет формовочное устройство 2 для производства филаментных нитей 1, а также целесообразным образом расположенную ниже формовочного устройства 2 охлаждающую камеру 3, в которую может вводиться технологический воздух для охлаждения филаментных нитей 1. Далее предусмотрено вытягивающее устройство 4 для аэродинамического вытягивания филаментных нитей 1. Ниже вытягивающего устройства 4 предпочтительно и в примере осуществления изобретения расположен диффузор 5, который представлен лишь схематично. Ниже вытягивающего устройства 4 может быть, к примеру, предусмотрен также укладочный блок из двух последовательно соединенных диффузоров. Ниже диффузора 5 предусмотрено выполненное как воздухопроницаемое ленточное сито 6 транспортирующее устройство. В зоне 7 складирования этого ленточного сита 6 филаментные нити 1 выкладываются в задел 8 филаментных нитей. В примере осуществления изобретения задел 8 филаментных нитей образован из филаментных нитей 1 с естественной извитостью, причем под филаметными нитями 1 предпочтительно подразумеваются бикомпонентные филаментные нити структуры «бок о бок». После вытягивания или ниже вытягивающего устройства 4 в диффузоре 5 происходит первичное образование извитости (первичная извитость) этих филаментных нитей 1. Задел 8 филаментных нитей транспортируется посредством ленточного сита 6 влево, в направлении упрочняющего устройства 9, что очевидно на чертежах. В увеличенном фрагменте на фиг.2 представлено, что задел 8 филаментных нитей сформирован как задел с частичным перекрытием. Вновь выложенные филаментные нити 1 накладываются в данном случае на уже выложенные ранее филаментные нити 1 и, таким образом, возникает, так сказать, задел с частичным перекрытием.
В аспирационной зоне 10 ленточного сита 6 к заделу 8 филаментных нитей подается всасываемый воздух. Иначе говоря, предпочтительно посредством не изображенного аспирационного устройства снизу через ленточное сито 6 подсасывается воздух, и вследствие этого филаментные нити 1 или задел 8 филаментных нитей, так сказать, засасываются на ленточное сито 6. Таким образом, происходит определенная стабилизация задела 8 филаментных нитей. Аспирационная зона 10 распространяется через зону 7 складирования для филаментных нитей 1 до зоны 11, расположенной в направлении транспортировки за зоной 7 складирования. Посредством подачи всасываемого воздуха задел 8 филаментных нитей в этой аспирационной зоне 10 фиксируется и прижимается на ленточном сите 6, так что задел 8 филаментных нитей имеет относительно небольшую толщину (к примеру, толщину от 2 до 3 мм). Когда задел 8 филаментных нитей при дальнейшей транспортировке посредством ленточного сита 6 покидает аспирационную зону 10, задел 8 филаментных нитей «распускается», в частности, вследствие дальнейшего извивания (вторичная извитость), и получается задел 8 филаментных нитей со значительно большей толщиной (к примеру, с толщиной примерно от 3 см). Этот «роспуск» обозначен на фиг.2-4 посредством соответствующего увеличения толщины задела 8 филаментных нитей. С роспуском задела 8 филаментных нитей могут быть связаны, в частности, два отрицательных эффекта. Прежде всего, силы усадки вторичной извитости могут разрушать равномерную структуру задела 8 филаментных нитей. Кроме того, аэродинамические силы могут, так сказать, раскрыть задел 8 филаментных нитей, так как задел 8 филаментных нитей со скоростью ленточного сита перемещается по отношению к неподвижному окружающему воздуху. Это «открытие» может, в частности, происходить по причине изображенного на увеличенном фрагменте с фиг.2 задела с частичным перекрытием.
В соответствии с изобретением в зоне роспуска задела 8 филаментных нитей или в зоне вторичной извитости создается текущий вдоль, в направлении транспортировки задела 8 филаментных нитей, по поверхности задела 8 филаментных нитей, газовый поток, который на чертежах обозначается стрелкой G. Этот газовый поток G течет вдоль, в направлении транспортировки задела 8 филаментных нитей, за аспирационной зоной 10, по поверхности задела 8 филаментных нитей. Суть изобретения состоит в том, что посредством данного газового потока G в соответствии с изобретением распущенный задел 8 филаментных нитей может быть стабилизирован, и можно эксплуатационно надежно и эффективно противодействовать обоим, представленным ранее, негативным эффектам, воздействующим на задел 8 филаментных нитей. Предпочтительно скорость данного газового потока G равна, по меньшей мере, скорости транспортировки задела 8 филаментных нитей или скорости ленточного сита, или же скорость газового потока G немного выше скорости транспортировки задела 8 филаментных нитей или скорости ленточного сита.
Задел 8 филаментных нитей посредством ленточного сита 6 вводится в упрочняющую камеру 12, в которой предпочтительно производится упрочнение задела 8 филаментных нитей посредством горячей текучей среды, предпочтительно упрочнение горячим воздухом. Горячая текучая среда или горячий воздух подаются при этом плоскостно на задел 8 филаментных нитей, сверху, перпендикулярно поверхности задела 8 филаментных нитей. Это схематично обозначено посредством соответствующих стрелок на фиг.2-4.
Фиг.3 демонстрирует особый вариант осуществления изобретения для создания газового потока G в соответствии с изобретением. Здесь предусмотрено верхнее ограждение 13, и газовый поток G проходит между этим ограждением 13 и ленточным ситом 6 или поверхностью задела 8 филаментных нитей, в направлении упрочняющего устройства 9. Ограждение 13 расположено при этом целесообразным образом параллельно или, в основном, параллельно ленточному ситу 6 или поверхности задела 8 филаментных нитей. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения и в примере осуществления изобретения в соответствии с фиг.3, протекающий вдоль по поверхности задела 8 филаментных нитей газовый поток G создается посредством протекающей в упрочняющем устройстве 9 текучей среды. Иначе говоря, протекающая в упрочняющей камере 12 текучая среда образует движущую силу для газового потока G.
На фиг.4 представлен следующий предпочтительный вариант осуществления изобретения. Здесь воздух сверху вдувается в зону вторичной извитости (зона распущенного задела филаментных нитей). С помощью соответствующим образом изогнутых, направляющих поток листов 14 поданный газ поворачивается к текущему вдоль по поверхности задела 8 филаментных нитей газовому потоку G. Газ может в данном случае, впрочем, также и всасываться.
Целесообразным образом и в примере осуществления изобретения газовый поток G протекает перпендикулярно или, в основном, перпендикулярно направлению протекания текучей среды в упрочняющем устройстве 9 или в упрочняющей камере 12. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения и в примере осуществления изобретения в соответствии с чертежами предусмотрено, впрочем, только одно единственное воздухопроницаемое ленточное сито 6, посредством которого задел 8 филаментных нитей транспортируется от зоны 7 складирования, через зону 11 и через зону вторичной извитости (зона распущенного задела филаментных нитей) в упрочняющую камеру 12. Ленточное сито 6 проводится при этом обычным образом, как бесконечный транспортер, по соответствующим направляющим роликам.
Особое значение в рамках изобретения имеет предпочтительный вариант осуществления изобретения, который схематично представлен на фиг.1. Сообразно этому агрегат сформирован как закрытая система из охлаждающей камеры 3, вытягивающего устройства 4 и диффузора 5, не считая притока воздуха в охлаждающей камере 3 и не считая, по меньшей мере, одного воздушного входа в зоне диффузора 5. Иначе говоря, агрегат осуществлен в закрытом исполнении, состоящим из охлаждающей камеры 3 и вытягивающего устройства, не считая притока воздуха в охлаждающей камере 3. Этот закрытый вариант осуществления устройства, применительно к оптимальному качеству фильерного нетканого материала, проявил себя особым образом, а именно, в частности, в комбинации с использованными здесь другими признаками в соответствии с изобретением.