專利名稱：熔融紡造細的非織造纖維的熔噴法及實施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分限定的用于熔融紡造細的非織造纖維的熔噴法，以及按照權(quán)利要求14前序部分限定的實施所述方法的裝置。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)非織造微纖維時，大量纖維條由聚合物熔體通過噴絲頭的噴絲孔擠出，然后被吹送氣流拉伸形成微纖維(超細纖維，F(xiàn)einstfaser)，這種纖維的平均纖維直徑通常＜10μm。這種方法在現(xiàn)有技術(shù)中稱為熔噴法。吹送氣流優(yōu)選由熱空氣產(chǎn)生，該熱空氣以高的能量吹在纖維條上。吹送氣流造成纖維條的拉伸和斷裂，從而形成有限長度的細的非織造纖維。
DE 33 41 590 A1公開了這樣一種方法，其中采用未加熱的流體作為吹送氣流。原理上來講，這種較冷的吹送氣流具有這樣的優(yōu)點，即沒有必要對流體進行加熱。該方法也可以生產(chǎn)由熱塑性聚合物制造的微纖維，其細度小于10μm。
現(xiàn)有技術(shù)的熔噴法不管是用熱的吹送介質(zhì)還是如DE 33 41 590 A1所公開的用冷的吹送介質(zhì)來實施，纖維條通常被拉成有限長纖維(endlicheFaser)。除了形成絨毛這樣的缺點外，這種纖維在被鋪放以形成非織造布時會由于纖維段粘連而造成物理性能不均勻。具體來講，由于有限長纖維段的緣故，這種非織造布只能承受很小的抗拉強度。
DE 199 29 709 A1公開了另一種用于制造細的非織造纖維的方法。在這種方法中，纖維條借助于氣流被分裂成微纖維。這種在專業(yè)領域被稱為Nanoval法的現(xiàn)有技術(shù)方法基于這樣的原理，即對氣流和噴嘴單元作用下的纖維條產(chǎn)生一種壓力效應。所述壓力效應造成纖維條脹裂，從而產(chǎn)生大量基本上無端(endlos)的微纖維。與此同時，在纖維內(nèi)部占主導的靜壓力大于包圍纖維條的氣流的壓力，依靠該靜壓力使得纖維條脹裂。然后纖維在氣流作用下被引到鋪放區(qū)域并鋪放形成非織造布。
在現(xiàn)有技術(shù)的所有熔噴法中都存在一個危險，即各纖維在最終固化之前會相互粘連并導致非織造布內(nèi)出現(xiàn)不期望的不連續(xù)點。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供用于熔融紡造開頭所述類型的細的非織造纖維的熔噴法，根據(jù)這種方法，可以以較低的能量消耗生產(chǎn)出高質(zhì)量的微纖維。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于制造非織造布的非織造纖維，其具有改良的物理性能。
此外，本發(fā)明的目的是改良用于熔融紡造細的非織造纖維的熔噴法和熔噴裝置從而生產(chǎn)出一微纖維，該微纖維具有最大均勻性和連續(xù)性以在隨后制造成非織造布的過程中實現(xiàn)鋪放過程中纖維的均勻分布。
本發(fā)明通過提出具有權(quán)利要求1中公開的特征的方法以及具有權(quán)利要求14中公開的特征的裝置解決該問題。按照本發(fā)明的方法制造的非織造纖維顯示具有按照權(quán)利要求24的特征，由此形成的非織造布顯示具有按照權(quán)利要求25的特征。
本發(fā)明有利的進一步改進限定具有相關(guān)從屬權(quán)利要求中公開的特征和特征的組合。
本發(fā)明建立在以下認識的基礎上，即在傳統(tǒng)的熔噴法中，吹送氣流在撞擊到纖維條時被加速到最大速度。因此吹送氣流與纖維條的碰撞或多或少造成纖維條突然伸長。這種伸長導致纖維拉伸，或者在超過最大紡絲拉伸量時導致纖維斷裂。為了避免這種纖維過應力，按照本發(fā)明，吹送氣流在加速段內(nèi)輸送給纖維條。然后吹送氣流和纖維條在加速段內(nèi)一起加速，使得纖維條拉伸成無端微纖維。以這種方式，可有利地避免在拉伸期間纖維條承受過應力。直到加速段的末端才達到吹送氣流的最大速度，從而導致纖維條預定的完全拉伸。
由于吹送氣流和纖維條在加速段內(nèi)加速，吹送氣流可以以較小的能量消耗輸送給纖維條。因此，已經(jīng)證明，只需要小于1000mbar范圍內(nèi)的正壓便足以提供具有預定紡絲拉伸量的纖維條。因此，吹送氣流的消耗也可以被減到最小。
吹送氣流優(yōu)選是自然空氣溫度在15℃至110℃范圍內(nèi)的空氣。因此，可以迅速固化纖維的邊緣區(qū)域，這種特點特別有利于要拉伸的纖維的穩(wěn)定性。此外，能夠增強微纖維的冷卻。在這方面，空氣不被加熱是很重要的。因此，根據(jù)環(huán)境條件而不被冷卻或者加熱的空氣的溫度稱為自然空氣溫度。
吹送氣流優(yōu)選由處于環(huán)境溫度的周圍空氣制得，所述周圍空氣從噴絲頭下方的環(huán)境吸入。在常規(guī)的紡絲裝置中，在周圍空氣平均消耗量為大約600m3/h*m且最大正壓為1bar時，吹送氣流可以以較低的消耗提供。
在一種可供選擇的方法中，在流過噴絲頭的噴絲孔的聚合物熔體的質(zhì)量流量為每個噴絲孔1.0g/min至10g/min時，纖維條被擠出；根據(jù)該方法，所有現(xiàn)有種類的聚合物——例如聚丙烯或聚酰胺——可以被擠出。優(yōu)選地，設定每個噴絲孔的流通量＞3g/min。因此，孔直徑可以在0.2至1.0mm范圍內(nèi)。
因此，聚合物熔體在即將從噴絲孔出來之前在噴絲頭內(nèi)被加熱是非常有利的，這使得剛擠出的纖維條具有較高的熔融溫度，例如聚丙烯纖維可達350℃以上。根據(jù)聚合物類型的不同，聚合物熔體優(yōu)選被加熱到300℃至400℃之間的范圍。
為了獲得由聚合物類型、噴絲孔毛細管直徑和預定纖維細度確定的恒定的最優(yōu)設置，用于加速吹送氣流和纖維條的加速段的長度設定在2mm至30mm的范圍內(nèi)。
從而，纖維條從噴絲孔出來后可以立即送入加速段，或者在經(jīng)過最大2mm的短的擠出區(qū)后再送入加速段，纖維條在擠出區(qū)內(nèi)可以不受任何吹送氣流影響地從噴絲孔中出來。
為了在纖維條上產(chǎn)生大的拉力，一種優(yōu)選的代用方法提出，纖維條和吹送氣流在穿過加速段時被送入一自由空間，該自由空間內(nèi)的主導氣體的壓力基本上等于環(huán)境壓力。吹送氣流膨脹進入自由空間造成渦流區(qū)，從而改善吹送氣流對纖維表面的沖擊。也可能發(fā)生所謂的鞭梢效應造成纖維繼續(xù)被拉伸。
為了強化這種效應，可以利用空氣引導元件在自由空間產(chǎn)生更多的空氣渦流區(qū)。由此還可以在纖維內(nèi)產(chǎn)生特殊的效應，例如稠密-稀疏部位(Dick-Dünn-Stelle)。
但是，也可以在自由空間內(nèi)提供額外的用于冷卻的氣流，這種代用方法用在吹送氣流具有較高空氣溫度的情況下特別有利。
根據(jù)本發(fā)明的方法適于處理所有現(xiàn)有種類的聚合物，例如聚丙烯、聚乙烯、聚酯或聚酰胺，并加工成微纖維橫截面上限為0.5μm的非織造纖維。特別是使用聚丙烯材料可以達到很好的結(jié)果，其中無端微纖維的纖維細度在1μm至30μm范圍內(nèi)。
用根據(jù)本發(fā)明的方法制造的微纖維作為無端纖維特別適合于堆積成形為非織造布。
用于實施本發(fā)明的方法的裝置提出，加速段成形于噴絲頭下方兩個吹送噴嘴孔的頂棱和底棱之間。因此，不需要任何附加的輔助裝置就可以實現(xiàn)設計成直接位于噴絲孔下方的加速段。根據(jù)本發(fā)明的裝置特征具體在于，大量的纖維條可以以相對較近的間隙被均勻地拉伸成微纖維而不使相鄰纖維粘連。因此本發(fā)明的裝置適于制造大量高質(zhì)量、高均勻度的微纖維。
根據(jù)本發(fā)明裝置的一種有利的改進，兩個吹送噴嘴孔的頂棱歸屬于一入口通道，兩個吹送噴嘴孔的底棱歸屬于一出口通道以實現(xiàn)確定的加速段。其中出口通道的自由流通橫斷面比入口通道的流通橫斷面小。因此纖維在通過入口通道后可以借助于吹送噴嘴孔出來的吹送氣流連續(xù)地加速，直至到達出口通道。
根據(jù)纖維細度和聚合物種類的不同，出口通道設置成2至8mm范圍內(nèi)的縫隙寬度?？p隙寬度由吹送噴嘴孔彼此相對的底棱之間的最小距離確定。
具有較大縫隙寬度的入口通道可以有利地直接成形在噴絲頭底面高度上，從而使擠出的纖維條可以直接進入加速段。但是，入口通道成形在距離噴絲頭底面很小的距離處也是可以的，從而使得纖維條在通過0至2mm范圍內(nèi)的短的擠出區(qū)之后才能夠到達加速段。
加速段的長度根據(jù)入口通道離開出口通道的距離界定，該長度根據(jù)纖維種類和纖維細度的不同可以在2mm至20mm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選的設計在每個吹送孔處具有一流入通道用于供給空氣。所述流入通道成形于各個吹送噴嘴孔的底棱和頂棱之間。因此，底棱和頂棱排列或成形為使得流入通道沿吹送孔方向在底棱和頂棱末端處分別具有漸縮的流通橫截面。因此，可以實現(xiàn)供給的空氣不斷加速直至進入加速段，從而只需要供給較小的能量以產(chǎn)生吹送氣流。
供給的空氣有利地保存在與吹送孔相連的壓力腔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明裝置一特別有利的進一步改進，壓力腔與一抽吸部件相連接以便盡可能經(jīng)濟地提供空氣。抽吸部件吸入周圍空氣并將其直接輸送到壓力室。
一自由空間成形于吹送孔底棱下方以方便在吹送氣流從加速段流出膨脹期間纖維條的劇烈拉伸。
該自由空間可以包含用于引導、冷卻和/或拉伸纖維的附加輔助元件。這給予本發(fā)明的裝置高度的靈活性，即能夠制造出任何種類和用途的微纖維。
根據(jù)本發(fā)明的方法由聚合物材料制成的非織造纖維的特征在于，盡管微纖維的橫截面在0.5μm至30μm的范圍內(nèi)，纖維仍然具有無限長長度。這使得可以提供通過熔噴法制造的無端微纖維用于制造非織造布。
因此，由本發(fā)明的非織造纖維構(gòu)成的本發(fā)明的非織造布的特征具體在于，在縱向方向(Maschinenrichtung)和橫向方向上都具有高的均勻性。因此這種非織造布特別適合用于阻隔產(chǎn)品，該阻隔產(chǎn)品一方面要求能夠透過空氣，但是另一方面，這種非織造布對于液體具有阻滯作用。因此，本發(fā)明的非織造布特別適合用于衛(wèi)生產(chǎn)品、醫(yī)藥產(chǎn)品以及過濾應用。
本發(fā)明的非織造布的特征具體在于，與傳統(tǒng)的熔噴非織造布相比具有較高的拉伸性能。因此本發(fā)明的非織造布可以有利地用于在生產(chǎn)和使用中有微小變形的產(chǎn)品。特別是這種非織造布適于這種應用，即該非織造布中由聚丙烯制成的無端微纖維鋪放成單位面積重量在1.5g/m2至50g/m2范圍內(nèi)、且具有至少60％的斷裂伸長率或者能夠承受伸長率為至少40％時的最大張應力。
該非織造布的高強度和可變形能力使其能夠以有利的方式制造具有很多層的復合非織造布。在本發(fā)明的復合非織造布中，至少有一層是具有本發(fā)明的無端微纖維的非織造布。
本發(fā)明的非織造布和復合非織造布都特別適合用于諸如尿布或衛(wèi)生棉之類的衛(wèi)生產(chǎn)品、諸如創(chuàng)傷敷料之類的醫(yī)療產(chǎn)品、過濾產(chǎn)品或者諸如拖把布或抹布之類的家用產(chǎn)品。
因此，優(yōu)選采用特殊的復合非織造布用于上述應用，在該復合非織造布中另外至少一層由紡粘非織造布制成。


下面參照附圖借助用于實施本發(fā)明的熔噴法的發(fā)明裝置的一些實施例詳細地說明該方法。
圖1是示意表示用于實施本發(fā)明方法的本發(fā)明裝置一個實施例的圖。
圖2是示意表示本發(fā)明裝置另一個實施例的噴絲頭底部的詳圖。
圖3是示意表示本發(fā)明裝置又一個實施例的詳圖。
圖4是示意表示本發(fā)明裝置另一個實施例的縱剖視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明伸長率隨非織造布單位面積重量而變化的圖表。
圖6是根據(jù)本發(fā)明抗拉強度隨非織造布單位面積重量而變化的圖表。
具體實施例方式
圖1是示意表示用于實施本發(fā)明方法的本發(fā)明裝置第一實施例的圖。
該實施例具有一噴絲頭1，它通過熔體輸入管2與熔體源(此處未示出)連接。通常采用擠出機作為熔體源。所述擠出機熔化熱塑性材料并將所述材料作為聚合物熔體在壓力作用下輸送給噴絲頭。噴絲頭1底部具有多個噴絲孔5，它們在噴絲頭1內(nèi)部與熔體輸入管2連接。噴絲孔5按照特定的布置構(gòu)造在噴絲頭1底部，優(yōu)選布置成一行或多行相互連接的組系列。纖維條由從各個噴絲孔5中出來的聚合物熔體擠出得到。
在噴絲頭1下方設置有吹送裝置3，其具有兩個位于噴絲頭1下方短距離處相對放置的吹送噴嘴4.1和4.2。每個吹送噴嘴4.1和4.2包含一個吹送噴嘴孔7.1和7.2，它們在各自的頂棱9.1或9.2與各自的底棱10.1或10.2之間形成。頂棱9.1和/或9.2與底棱10.1和/或10.2設計成板狀，并以其自由端基本上平行于噴絲頭1的噴絲孔5進行延伸。由此，相對放置的頂棱9.1和9.2形成入口通道，并且，相對放置的底棱10.1和10.2形成纖維條6的出口通道。入口通道和出口通道設計成使得在頂棱9.1及9.2和底棱10.1及10.2之間形成一加速段15，從吹送噴嘴孔7.1和7.2出來的吹送氣流與纖維條6一起在該加速段中被加速。
吹送噴嘴4.1和4.2的頂棱9.1和9.2通常相對于噴絲頭1設置成使得一方面在噴絲頭1處不會出現(xiàn)顯著的熱量損失，另一方面不會有吹送氣流選出到加速段外面。下面將詳細說明噴絲頭1到頂棱9.1和9.2的過渡區(qū)域的設計(圖1中未示出)。
分別給吹送噴嘴4.1和4.2配設一壓力腔8.1和8.2，其內(nèi)儲存保持正壓的吹送介質(zhì)。優(yōu)選采用空氣作為吹送介質(zhì)，但是也可以采用其它氣體。壓力腔8.1和8.2可以共同或分別地與壓力源例如壓縮空氣管道系統(tǒng)連接。在吹送裝置3下方形成自由空間12，其從吹送噴嘴4.1和4.2的底棱10.1和10.2延伸至鋪放帶(Ablageband)13。鋪放帶13的作用是鋪放拉伸的微纖維11以形成非織造布14。此外，鋪放帶13與一傳動裝置連接，以便在鋪放微纖維11后連續(xù)輸出非織造布14。箭頭表示鋪放帶13的運動方向。
示出處于操作狀態(tài)的本發(fā)明裝置的實施例(在圖1中示出)。在操作中給噴絲頭1連續(xù)輸入例如由聚丙烯制成的聚合物熔體。噴絲頭1設計成使其可以被加熱以便將聚合物熔體的熔融溫度保持在300℃以上的范圍內(nèi)，優(yōu)選在300至400℃范圍內(nèi)。然后通過噴絲孔5擠出聚合物熔體形成各自的纖維條6。纖維條6從噴絲孔5中出來以后便到達加速段15中并在吹送氣流的作用下合并在一起。這樣，纖維條6和吹送氣流在加速段15內(nèi)部不斷地加速，直至到達出口通道。以這種方式，纖維條6被逐漸拉伸。其結(jié)果就是，隨著吹送氣流在自由空間內(nèi)的膨脹，所述纖維條形成纖維橫截面在0.5μm至30μm范圍內(nèi)的微纖維。然后微纖維11在鋪放帶13上連續(xù)鋪放形成非織造布14。
采用冷吹送介質(zhì)，優(yōu)選冷空氣作為牽引和拉伸纖維條6的吹送介質(zhì)。該過程使得纖維條在鋪放之前被冷卻下來，從而不必對纖維進行額外的冷卻。在空氣溫度為例如25℃時，尤其是吹送裝置3和鋪放帶13之間的自由空間12可以保持極小，使得吹送氣流顯著改善形成非織造布的微纖維的鋪放。并且，纖維導向裝置的穩(wěn)定性得以提高，原因在于，當冷吹送空氣遇到剛擠出的纖維條時纖維條6的邊緣區(qū)域迅速冷卻。然而，由于纖維條6的熔融核心區(qū)域的存在，可拉伸性基本上保持不變。
為了借助吹送氣流得到最大牽引力，吹送噴嘴4.1和4.2優(yōu)選成形為使得吹送氣流已經(jīng)沿纖維行進方向從吹送噴嘴孔中流出。此外，圖2是本發(fā)明裝置的另一個實施例的橫斷面圖。該橫斷面圖僅僅示出噴絲頭底面的一部分以及下方的吹送噴嘴的吹送噴嘴孔。
圖2中的細節(jié)以斷面視圖示出纖維條6在噴絲頭1的出現(xiàn)狀態(tài)。噴絲頭1上具有一噴絲孔5。在噴絲頭1內(nèi)設有多個加熱元件19以便加熱在噴絲頭1內(nèi)輸送的聚合物熔體。
在噴絲頭1下方設有帶有吹送噴嘴孔7.1和7.2的吹送噴嘴4.1和4.2，吹送噴嘴口7.1位于頂棱9.1和底棱10.1之間。頂棱9.1和底棱10.1設計成成型板，在頂棱和底棱之間形成一流入通道18.1。流入通道18.1的流通橫截面在吹送噴嘴孔7.1的方向上漸縮，從而使送入流入通道18.1內(nèi)的空氣不斷加速直至到達吹送噴嘴孔7.1。與此同時，流入通道18.1通過頂棱9.1和底棱10.1成形為使得從吹送噴嘴孔7.1流出的吹送氣流沿纖維行進方向送入。已經(jīng)證明，如果頂棱9.1關(guān)于底棱10.1具有這樣的物理彎曲使得其突出于自由端的理論假想延長線到達由位置相對的底棱10.1和10.2構(gòu)成的出口通道17的中心處，則是相當有利的。與此同時，頂棱9.1和底棱10.1之間距離的不斷減小持續(xù)到出口通道17的中心為止。吹送噴嘴4.1的這種設計可以改善用于牽引纖維條的加速效果。
在噴絲頭1相對側(cè)的吹送噴嘴4.2的吹送噴嘴孔7.2鏡像對稱于吹送噴嘴4.1的第一吹送噴嘴孔7.1。在頂棱9.2和底棱10.2的成型板之間的流入通道18.2構(gòu)造成具有漸縮的流通橫截面。因此，關(guān)于更加詳細的說明參看前面所述。
頂棱9.1和9.2分開一定的距離從而相互面對面地位于噴絲頭1的下方并形成入口通道16。入口通道16的縫隙寬度在圖2中用大寫字母E表示，并由兩個頂棱9.1和9.2之間的距離界定。縫隙寬度E在噴絲頭1整個紡絲寬度上基本上是常數(shù)。
在頂棱9.1和9.2的下方，底棱10.1和10.2以關(guān)于出口通道17相互面對面地設置。出口通道17的縫隙寬度在圖2中用大寫字母A表示，并由兩個底棱10.1和10.2之間的最窄距離界定。出口通道17的縫隙寬度A在噴絲頭1整個紡絲寬度上也基本上是常數(shù)。出口通道17的縫隙寬度A設計成小于入口通道16的縫隙寬度E。在入口通道16和出口通道17之間具有一加速段15。具體來講，通過屬于吹送噴嘴4.1和4.2且直接通入加速段15的流入通道18.1和18.2，纖維條6與吹送空氣一起被引導從入口通道16沿著加速段15加速直至到達出口通道17，并被吹送進入出口通道17下方的自由空間12中。入口通道16和出口通道17之間的距離直接限定吹送噴嘴孔7.1和7.2的出口橫截面并給出加速段15的長度，根據(jù)聚合物類型和纖維細度的不同，該距離可以在2mm至30mm的范圍內(nèi)。出口通道17的縫隙寬度在2mm至8mm之間變化。即使噴絲孔5的毛細管直徑為0.6mm，纖維細度在1至30μm范圍內(nèi)的微纖維也可以用本發(fā)明的裝置制造出來。
在吹送噴嘴4.1和4.2朝向噴絲頭1的一側(cè)，在噴絲頭1和頂棱9.1和9.2之間設有密封元件23.1和23.2。密封元件23.1和23.2一方面相對于噴絲頭1構(gòu)成用于避免熱損失的隔熱層，另一方面相對于在加速段15內(nèi)輸送的吹送氣流形成密封裝置。密封元件23.1和23.2優(yōu)選由隔熱材料構(gòu)成。
在圖2中所示的本發(fā)明裝置的實施例中，在噴絲頭1底面和加速段15之間形成一個間隔，該間隔使得纖維條6只有在穿過短的擠出區(qū)后才會進入加速段。這種回彈效果(Rücksprung)使得纖維條運行更加穩(wěn)定。
但是，也可以使擠出的纖維條6在離開噴絲孔5后直接進入加速段15。本發(fā)明裝置的這種實施例在圖3中以剖視圖示意表示。噴絲頭1以及吹送噴嘴4.1和4.2的設計基本上與根據(jù)圖2的上述實施例相同，因此參照上述說明，并僅說明其區(qū)別。
在頂棱9.1和9.2之間的入口通道16直接構(gòu)造在與噴絲頭1底面相同的高度上。其結(jié)果是，纖維條6在離開噴絲孔5以后直接進入加速段15并與吹送氣流接觸從而從噴絲頭1獲得不同的牽引行為。
在吹送噴嘴4.1和4.2朝向噴絲頭1的一側(cè)，在噴絲頭1與頂棱9.1和9.2之間分別有一個氣隙24.1和24.2。氣隙24.1和24.2的尺寸如此狹窄以致于基本上沒有吹送空氣能夠通過，但是留有一足夠的空氣層以與噴絲頭1隔熱。
為了改進并增加微纖維11的拉伸，圖3中所示實施例的自由空間12內(nèi)設置多個導流元件(Leitmittel)20，導流元件導致大量渦流區(qū)的形成，從而強化拉伸過程。但是，由此可以制造具有諸如稀疏點(DünnStelle)的特殊效應的更適宜的微纖維。
在圖4中以縱剖視圖示意表示本發(fā)明裝置的又一個實施例。根據(jù)圖4的實施例與根據(jù)圖1的實施例基本相同，因此下面僅說明其區(qū)別，其余則參照上述說明。
在圖4中所示的實施例中，吹送裝置3在噴絲頭1下方具有一抽吸部件21。抽吸部件21與壓力腔8.1和8.2連接。抽吸部件21從噴絲頭1下方抽取周圍空氣并輸送到壓力腔8.1和8.2。以這種方式，用于拉伸纖維條的吹送氣流可以有利地從環(huán)境空氣中得到。因此，環(huán)境空氣具有室溫，該室溫作為環(huán)境的變量可以在15℃至40℃的范圍內(nèi)。因此，結(jié)果使得可以用很小的消耗提供和制造吹送氣流。
在圖4所示的實施例中具有引射裝置22以進一步改善在吹送噴嘴4.1和4.2下方自由空間12內(nèi)對纖維的引導。因此，當纖維條經(jīng)過引射裝置22時，從周圍聚集在自由空間12內(nèi)的環(huán)境空氣直接參與纖維的引導和冷卻，而不需要任何外來援助。但是也可以將受氣候控制的空氣吸入自由空間12中。這樣，受氣候控制的空氣作為被調(diào)節(jié)空氣可以預定其空氣溫度、空氣濕度和空氣流量，從而可以設定纖維處特定的冷卻條件。但是，這種機構(gòu)優(yōu)選用于吹送氣流必須由較溫暖的空氣制得的情況。
本發(fā)明的方法以及用于實施本發(fā)明方法的發(fā)明裝置原則上適用于所有現(xiàn)有聚合物——例如聚酯、聚酰胺、聚丙烯或聚乙烯——的聚合物熔體。
在本方法的一個示例中，由聚丙烯制成的聚合物被熔化形成熔體，并通過毛細管直徑為0.6mm、熔體吞吐量為每個噴絲孔6g/min的噴絲孔擠出。噴絲孔數(shù)量為36。給壓力腔8.1和8.2提供具有260mbar正壓的室溫下的空氣。同時，使用在圖2所示的設備構(gòu)造以把擠出的纖維條拉伸以至形成微纖維。PP-微纖維在擠出和拉伸后鋪放形成非織造布，其單位面積的重量為50g/m2。非織造布試樣分析表明，該微纖維的纖維細度在2.5至25.1μm范圍內(nèi)。該微纖維的平均纖維斷面為5.2μm。隨后確定出40mm長的非織造布試樣的斷裂伸長率的數(shù)值為縱向63％，橫向70％。同時，可以確定縱向最大抗拉強度為29N，橫向為17N。因此，與傳統(tǒng)的具有有限長纖維段的熔噴非織造布相比，可以確定其物理性能改進大約300％。
在一系列試驗中，聚丙烯纖維鋪放形成單位面積重量不同的非織造布。由此得到的結(jié)果繪制在圖5和圖6的圖表中。在圖5中所示的圖表示出非織造布單位面積重量與所達到的斷裂伸長率之間的關(guān)系，大寫字母MD和CD表示非織造材料的方向，其中MD(Machine Direction)代表非織造布的縱向，CD(Cross Direction)代表橫向。隨著單位面積重量的減小，斷裂伸長率越來越大，這種結(jié)果具體表明無端微纖維的高強度。與傳統(tǒng)熔噴非織造材料相比，可以確定斷裂伸長率可以提高到300％。
圖6示出非織造布的抗拉強度隨單位面積重量變化的圖表。這里也可以確定，與傳統(tǒng)熔噴非織造布相比抗拉強度明顯提高。單位面積重量為10g/m2左右的非織造材料的最大抗拉強度在5N以上，單位面積重量為50g/m2左右的非織造材料在25N以上，而不考慮拉伸的方向。因此這種非織造材料特別適用于必須承受變形例如衛(wèi)生材料或者在制造時出現(xiàn)變形的情況。根據(jù)本發(fā)明的非織造布的微纖維特性一方面造成對空氣和/或蒸汽的滲透性，同時具有較低的透過趨勢。因此這種非織造材料可以被優(yōu)選用作阻隔產(chǎn)品，例如在衛(wèi)生領域用于尿布和婦女衛(wèi)生巾。但是也可以用于醫(yī)藥技術(shù)，例如創(chuàng)傷敷料。
由這種纖維制成的非織造布可以以特別有利的方式包含于復合材料中，這種非織造布的吸收能力和阻滯作用可以被有利地用于復合非織造布以形成阻隔層。
此外本發(fā)明熔噴法非常高的伸長率和抗拉強度也使得使用改善。也可以毫無問題地用于具有小變形的情況，例如衛(wèi)生產(chǎn)品中。
附圖標記說明1噴絲頭 2熔體輸入管3吹送裝置 4.1，4.2吹送噴嘴5噴絲孔 6纖維條7.1，7.2吹送噴嘴孔8.1，8.2壓力腔9.1，7.2頂棱 10.1，10.2底棱11微纖維 12自由空間13鋪放帶 14非織造布15加速段 16入口通道17出口通道18.1，18.2流入通道19加熱元件20導流元件21抽吸部件22引射裝置23.1，23.2密封元件24.1，24.2氣隙
權(quán)利要求
1.用于熔融紡造細的非織造纖維的熔噴法，在該方法中，聚合物熔體通過一噴絲頭的多個噴絲孔被擠出以便形成多個纖維條，緊接在纖維條從噴絲孔中出來之后在該纖維條上作用一冷吹送氣流，在正壓作用下該冷吹送氣流經(jīng)至少一個吹送噴嘴孔到達纖維條并拉伸所述纖維條，其特征在于，所述吹送氣流在一加速段內(nèi)被導向纖維條，在該加速段內(nèi)纖維條和吹送氣流被加速，使得纖維條被拉伸以形成無端微纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述吹送氣流的正壓被設定為小于或者等于1000mbar的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述吹送氣流由自然空氣溫度在15℃至120℃范圍內(nèi)的空氣產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述吹送氣流由環(huán)境溫度下的周圍空氣產(chǎn)生，所述周圍空氣從噴絲頭下方的環(huán)境吸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述纖維條以每個噴絲孔1.0g/min至10g/min，優(yōu)選＞3g/min的聚合物熔體質(zhì)量流量擠出通過噴絲頭的噴絲孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述聚合物熔體在從噴絲孔中擠出前在噴絲頭內(nèi)被加熱到300℃至400℃范圍內(nèi)的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，用于加速吹送氣流和纖維條的所述加速段的長度在2mm至30mm的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述加速段無空隙地直接連接在噴絲孔出口上，或者兩者的距離在至多2mm范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，纖維條和吹送氣流在穿過加速段后被送入一自由空間內(nèi)，該自由空間的壓力基本上等于環(huán)境壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，通過所述自由空間內(nèi)至少一個空氣導引元件產(chǎn)生作用于纖維上的附加的空氣渦流區(qū)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，纖維借助于加速段下方額外提供的氣流被冷卻和引導。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，無端微纖維的纖維細度在0.5μm至30μm范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其特征在于，微纖維被鋪放以形成非織造布。
14.用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的熔噴法的裝置，該裝置包括一噴絲頭(1)，該噴絲頭底面上具有多個成排設置的噴絲孔(5)；還包括一吹送裝置(3)，該吹送裝置具有兩個彼此相對的吹送噴嘴孔(7.1，7.2)，每個吹送噴嘴孔(7.1，7.2)形成于頂棱(9.1，9.2)和底棱(10.1，10.2)之間，該頂棱和底棱均基本上平行于噴絲孔(5)延伸，其特征在于，在噴絲頭(1)下方的兩個吹送噴嘴孔(7.1，7.2)的頂棱(9.1，9.2)和底棱(10.1，10.2)之間形成一加速段(15)；纖維條(6)和吹送氣流在所述加速段內(nèi)被加速，使得纖維條(6)被拉伸成無端微纖維(11)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，在兩個吹送噴嘴孔(7.1，7.2)的底棱(10.1，10.2)之間形成一出口通道(17)，在兩個吹送噴嘴孔(7.1，7.2)的頂棱(9.1，9.2)之間形成一入口通道(16)，其中出口通道(17)的自由流通橫截面小于入口通道(16)的流通橫截面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述出口通道(17)的縫隙寬度(A)在2mm至8mm范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的裝置，其特征在于，入口通道(16)被構(gòu)造成位于噴絲頭(1)底面的高度上或者距離噴絲頭底面較小距離處。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項所述的裝置，其特征在于，入口通道(16)和出口通道(17)界定加速段(15)的長度，該長度在2mm至30mm的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項所述的裝置，其特征在于，在歸屬于吹送噴嘴孔(7.1)的底棱(10.1)和頂棱(9.1)之間形成一用于輸入空氣的流入通道(18.1)，該流入通道(18.1)沿吹送噴嘴(7.1)的方向具有一漸縮的流通橫截面。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一項所述的裝置，其特征在于，吹送噴嘴孔(7.1，7.2)與至少一個壓力腔(8.1，8.2)連接，壓力腔內(nèi)的空氣保持處于正壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，壓力腔(8.1)與一抽吸部件(22)連接，周圍空氣借助于該抽吸部件被吸入并輸入壓力腔(8.1)內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21中任一項所述的裝置，其特征在于，在吹送噴嘴(4.1，4.2)的底棱(10.1，10.2)下方形成一自由空間(12)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，在自由空間(12)內(nèi)具有附加的輔助元件(20，22)，用于引導、冷卻和/或拉伸纖維。
24.由聚合物材料制成的非織造纖維，其特征在于，微纖維通過根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的熔噴法制造并具有無限長長度，其中所述無端微纖維的纖維細度在0.5μm至30μm的范圍內(nèi)。
25.由非織造纖維制成的非織造布，其特征在于，纖維通過根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的熔噴法制造并具有無限長長度，其中無端微纖維的纖維細度在0.5μm至30μm的范圍內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的非織造布，其特征在于，無端微纖維被鋪放成單位面積重量在1.5g/m2至50g/m2范圍內(nèi)并且斷裂伸長率為至少60％。
27.由多層非織造布組成的復合非織造布，其特征在于，至少一層由具有根據(jù)權(quán)利要求24所述的無端微纖維的非織造布構(gòu)成。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的復合非織造布，其特征在于，該層非織造布的單位面積重量在1.5g/m2至50g/m2范圍內(nèi)且斷裂伸長率為至少60％。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的復合非織造布，其特征在于，其它至少一層由紡粘非織造布制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于熔融紡造細的非織造纖維的熔噴法以及一種用于實施所述方法的裝置。根據(jù)本發(fā)明，聚合物熔體被擠出通過一噴絲頭的多個噴絲孔以形成多條纖維條，并在噴絲孔出口側(cè)借助于冷吹送氣流拉伸。根據(jù)本發(fā)明，吹送氣流在一加速段內(nèi)輸送給纖維條，纖維條和吹送氣流在該加速段內(nèi)被加速，使得纖維條被拉伸以形成連續(xù)的細纖維。根據(jù)本發(fā)明的裝置，本發(fā)明的加速段形成于噴絲頭下方兩個吹送噴嘴口的頂棱和底棱之間。
文檔編號D01D4/00GK101065521SQ200480044476
公開日2007年10月31日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者M·格羅納, H·拉威 申請人:蘇拉有限及兩合公司