用於生產除塵無紡網的方法和設備的製作方法

2023-05-19 21:28:46 4

專利名稱：用於生產除塵無紡網的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於生產無紡網的方法和設備。更明確地說，本發明用於用具有連續狹槽的拉拽裝置來生產紡粘無紡網的方法和設備，但也用於封閉式系統，所述系統具有圓柱形拉拽裝置和大體上任何用於通過將靜電力施加到由氣流攜帶的一束細絲，之後將所述束細絲以網的形式沉積在傳送機上來生產網的裝置。
背景技術：
在如圖1中簡明提出的用於通過紡粘技術生產無紡網的方法中，呈顆粒(101) 形式的聚合物在擠出機(10 中熔化，接著以連續熱細絲(104)的形式被拉拽穿過板牙 (103)。在拉拽期間發射的煙霧由採集裝置(10 收集。接著，細絲在裝置(106)中藉助處於受控溫度和速度的氣流而冷卻，接著被引入到拉拽裝置(107)中。所述裝置允許將張力施加到細絲，這樣就能使分子鏈定向且獲得所要直徑。
在拉拽裝置的出口處，通常提供稱為成形裝置(108)的額外裝置，能讓細絲沉積在傳送帶(109)上，以便形成無紡薄片(110)。成形裝置的主要功能是降低細絲的速度，使多束細絲以儘可能均勻的方式分散在機器的寬度上，且能在傳送機上隨機且均勻地沉積。 裝置(106)、裝置(107)和裝置(108)形成用於藉助於氣流使細絲向下移動的裝置。
位於傳送機的網下方的進口裝置(111)可壓制薄片，並將薄片保持在傳送機上。 無紡薄片隨後穿過壓制裝置(112)和固結裝置(113)。固結裝置(113)可為壓延系統或任何其它固結裝置(機械針刺、化學粘結、流體噴射粘結)。將所述薄片朝所述方法的剩餘步驟(處理、卷繞)傳送。
垂直安裝的拉拽裝置可由一連續孔口(圖2的201)(其中引入細絲簾)或一排圓柱形孔(圖2的202)(其各自接納一組細絲)構成(圖2)。
通常通過在向下方向上流動且藉助與空氣的摩擦來攜帶細絲的氣流(圖3的301) 來獲得(圖3)的拉拽效應。所述氣流可由經引入以用於冷卻細絲(封閉式系統)的空氣流動(圖3的302)或由引入(圖3的303)到拉拽裝置中的額外空氣產生，其因文氏效應 (開放式系統)而產生綜合流。
在拉拽裝置的出口處，成形系統通常包括吹氣系統(例如擴散器，圖1的114)，其修改拉拽裝置的出口處的空氣的流動輪廓。以適當方式提供用於引入空氣的額外孔口(圖 1的115和圖1的116)是特別有利的，所述額外孔口允許控制所述流，且防止出現湍流或不適時地形成湍流。
靜電類型的裝置(圖1的117)在細絲束不成組時適當地補充擴散器的有效性。
靜電裝置根據電暈效應的原理而操作，電暈效應造成經受電位的點附近的空氣的電離。
電暈效應需要 -小電極，其可為點接觸(或點型網絡)或線， -電場，其由所述電極與相對電極之間所建立的電位差產生，所述相對電極通常包括導電平面板，其與主電極相對定位。
所述電極的小尺寸致使場線集中，其可超過電離閾值且造成空氣的電離。
依據所施加的極性，電暈效應被稱為正或負，且導致空氣的不同電離(圖4)。
在這兩種情況下，會產生正極性和負極性的微粒，接著所述微粒由電場朝相反極性的電極或平面板攜帶。在其移動期間，所述微粒與體積中存在的其它微粒相撞，且可重組和抵消其電荷或產生新的電荷。因此，在所述相撞期間，細絲也將接收靜電荷，又經受由電場產生的靜電力。不帶相同電荷的所有細絲將不經受相同的力和移動，因此將分散在電極與平面板之間的空間中。
另一方面，細絲優選帶相同極性的電荷。構成細絲的材料本質上是帶正電或帶負電的，因此往往更容易接受對應於其靜電親合性的極性的電荷。由於所述電荷，細絲往往將相互排斥，由此以更均勻的方式佔據可用的空氣體積。
所述裝置的重要參數是在電極之間施加的電壓(通常數十千伏，從10千伏到70 千伏)，以及在所述電極之間(通過離子的移動)產生的電流(每米長度數十毫安，每米長度從2mA到20mA)。
所施加的電壓會直接影響施加到帶電微粒的力。具有電荷Q的微粒經受的力F = QXE,E是與電壓成正比的電場。
所獲得的電流反映在電極之間移動的電荷的數量。因此，電流增加表明電極之間的體積中存在的電荷的數量增加，因此將電荷沉積在細絲上且修改其軌跡的概率增加。
此靜電裝置的主要優點是，其能讓由位於上遊的設備產生的成組的細絲分散。所述成組的細絲通常是因氣流發生湍流或局部不均勻性情況而產生，湍流或局部不均勻性情況很難或不可能完全避免。
通過在細絲中感應電荷，靜電裝置通過靜電裝置本身所產生的電場或通過與相同極性的鄰近細絲的排斥而導致細絲在空間中的相對移動。
圖5展示不存在靜電裝置(圖5. 1)時和存在靜電裝置(圖5. 2)時細絲所遵循的軌跡的兩個實例。
細絲上的所述效應允許在較大程度上修改無紡網的外觀，如圖6中所示。
如圖6. 1(圖6. 1)中所指示，在無任何靜電裝置的情況下，所述網通常具有雲狀外觀，其包括含有實質上交錯的較多細絲的區和含有少得多的細絲的區。所述網的所有物理特性(例如基重、在牽引負載下的行為、氣體、液體或粉末的滲透性)均受所述不均勻性影響。
當存在靜電裝置時，含有較多細絲的區更加擴散，其大小增加，所述細絲彼此重疊 (圖6.幻。因此，所述網獲得均勻性，且用戶所尋求的所有物理特性得到改進。
然而，發現在幾個小時內，用於生產無紡網的裝置不再提供令人滿意的網(例如圖6. 2中的網)，而是提供例如圖6. 1中的網。

發明內容
本發明克服此缺點，且允許在較長的操作時間內獲得具有良好特性的網。
本發明涉及一種紡粘塔(spunbond tower)，其在向下方向上依次包括 -板牙(die)，其提供熱細絲，
4 -用於藉助經由冷卻空氣入口引入的空氣來使熱細絲冷卻以形成經冷卻細絲的裝置， -用於藉助經由拉拽空氣入口引入的空氣來拉拽經冷卻的細絲以形成經拉拽細絲的裝置，以及 -用於將經拉拽細絲以網的形式沉積在傳送帶上的成形裝置，所述成形裝置包括 在相同水平處的兩個相對的空氣入口孔口，每一孔口在成形裝置的整個橫向範圍上延伸； 以及在所述孔口的水平下方的靜電裝置，其特徵在於 用於從正經由孔口引入的空氣中去除灰塵的構件。
上文以非常簡化的方式闡釋的電暈效應實際上是極其複雜的物理現象。所述反應中所產生的分子和離子極大地取決於電極與平面板之間的空間中存在的氣體的極性以及成分和性質。
因此，氣體中存在的固體微粒或化學分子將能夠以與細絲相同的方式接收靜電荷，且經受靜電力的效應。所述微粒將經受朝電極或朝平面板的水平移動，且將最終能夠變為沉積在所述電極或平面板上，從而汙染裝置。
所述汙染的已確認的影響是電暈效應的降低，這使得具有恆定電壓的電流減小， 且使得建立給定電流所必需的電壓增加。
這會產生兩個破壞系統的效應 -第一效應是，因為電流減小，空間中存在的電荷數量減少，因此使細絲帶電的概率減小。這導致細絲上存在的電荷減少，因此導致移動的細絲的數量減少； -第二效應是，因為電壓增加，電極與平面板之間存在的平均電場增加。這樣的話， 在電荷相等的情況下，細絲經受較大負載，因此經受較大幅度的移動。在其移動期間，所述細絲與通道的壁接觸，結果會在無紡纖維中造成缺陷。
一般來說，在裝置使用期間，阻塞效應的特徵在於所施加的電壓增加，以便使電流維持在所要的值，接著當達到可用的最大電壓時，阻塞效應的特徵在於電流減小。
在電流減小的同時，網的外觀逐漸地從圖6. 2的準均勻外觀改變為圖6. 1的不均勻外觀。在給定值的電流以下，外觀會變得過於雲狀，因而產品不再受最終用戶認可。停止所述設備，以便允許清洗裝置。判斷是否決定關閉設備以進行清洗的標準通常是最小電流電平，在此最小電流電平以下，無紡纖維被視為不合格。
圖7展示在實施根據本發明的改進之前，對在正常生產條件下使用的靜電荷裝置來說典型的演化線。調整所述設備以在32千伏的電壓下提供大約38毫安的電流。在3小時內，裝置以穩定方式操作，電壓和電流未隨時間變化。在大約3個小時之後，觀察到使電流保持在38毫安的所要值所必需的電壓增加。所述電壓增加與造成絕緣層沉積在接地板上和電極上的微粒有關。電壓有規律地增加，直到其達到高電壓源可獲得的最大值(在所選實例中為40千伏)為止。一旦已達到最大電壓，裝置的阻塞的形成就會造成電流減小， 起初是略微減小，接著逐漸地越來越快。在生產12到13個小時之後，可用電流小於30毫安(即，初始值的80% )，且系統的有效性等級不足以確保足夠的生產質量。
優選的是，提供用於從經由冷卻空氣入口且經由拉拽空氣入口引入的空氣中去除灰塵的構件。
-用於從經由孔口和/或經由冷卻空氣入口引入的空氣中去除灰塵的構件包括過濾器，所述過濾器具有在80%到90%比重測定之間的過濾閾值。
-用於從經由拉拽空氣入口引入的空氣中去除灰塵的構件包括筒型過濾器，其具有在壓縮機上遊0. 01微米到10微米的過濾閾值。
根據變化形式，除塵構件包括在傳送機下方的進口，其將氣流抽吸到再循環迴路中，所述再循環迴路將氣流送回到驅動裝置。一旦氣流的灰塵已去除，其就可返回到設備而不導致阻塞。優選提供用於調整進口的流量的裝置。如果為細絲束提供從驅動裝置的底部延伸到傳送機的限制套管，則可改善再循環。出於相同原因，還可提供用於將空氣供應到驅動裝置的小室，所述小室的入口與濾塵器一起提供。
所述設備可包括用於對氣流進行除溼的構件。水微粒與灰塵一樣會造成有害影響。所述構件可在驅動裝置的上遊依次包括空氣/水熱量交換器、分滴器和再熱器。所述類型的分離器(其較便宜)足以改善設備正確操作的使用壽命。


在完全舉例提供的附圖中 圖1是紡粘塔的示意性說明， 圖2是兩種不同類型的細絲束的透視圖， 圖3藉助兩個示意性說明來說明拉拽效應， 圖4藉助兩個示意性說明來說明電暈效應， 圖5. 1是不存在靜電裝置時細絲的分布的示意性說明，而圖5. 2中是存在靜電裝置時細絲的分布的示意性說明， 圖6. 1和圖6. 2分別是圖5. 1和圖5. 2中所獲得的無紡纖維的視圖， 圖7是當紡粘塔不具有任何除塵構件時依據靜電荷裝置的時間表明電壓和電流的線， 圖8是根據本發明的紡粘塔的示意圖， 圖9是展示依據圖8的紡粘塔的時間而變的靜電系統的電壓和電流的曲線圖， 圖10是根據本發明的紡粘塔的變化形式， 圖11是根據本發明的紡粘塔的變化形式， 圖12是根據本發明的紡粘塔的另一變化形式， 圖13是根據本發明的紡粘塔的變化形式， 圖14是展示依據圖13的紡粘塔的時間而變的靜電裝置的電壓和電流的曲線圖。
具體實施例方式圖8的紡粘塔包括圖1的紡粘塔的所有元件，因此不再對其進行描述，且為所述元件指派相同的參考標號。
對塔的第一改進涉及提供充分過濾系統，所述充分過濾系統如圖8中所指示而提供於成形系統的所有空氣入口的上遊。因此，這涉及以下步驟 -將空氣與細絲一起引入到拉拽裝置中。由於細絲的存在，不可能直接對引入到拉拽裝置中的空氣進行過濾。然而，由於正被引入到拉拽裝置中的空氣有較大比例是來自藉助與細絲的摩擦而傳送的用於使細絲冷卻的空氣，因此有利的是對用於使細絲冷卻的空氣進行過濾。這可如圖8中所指示通過將可移除過濾器(801)定位在用於為細絲傳送空氣的護套的入口處來進行。所使用的過濾器優選是摺疊式過濾器(可增加過濾表面)，其具有優選在80%到90%比重測定的過濾閾值。已成功地使用了來自hter-filtre公司的具有自然靜電作用的過濾器PRP3。
-經由注入孔口將空氣引入到拉拽裝置中。由於所述裝置被供應有經加壓的空氣， 因此過濾裝置優選是位於在壓縮機上遊的用於經壓縮空氣的傳送管中的圓柱形筒型過濾器(圖8的80幻。推薦0.01微米到10微米的過濾閾值以獲得裝置的良好效率。已成功測試了 N型(閾值=1 μ )和S型(閾值=0.01 μ)的Messrs Chaumeca Gohin的過濾筒。
-經由額外的注入孔口將空氣引入拉拽裝置中或擴散器中。可通過將供應小室定位在引入孔口的上遊對此空氣進行過濾。此小室的入口具備可移除過濾器的(圖8的803 和804)組合件。所使用的過濾器優選是摺疊式過濾器(可增加過濾表面)，其過濾閾值優選是80%到90%比重測定。已成功地使用了來自hter-filtre公司的具有自然靜電作用的過濾器PRP3。
重要的是要注意在靜電裝置的正上方引入空氣的孔口是最重要的，且必須最謹慎地處理。在過濾故障的情況下，經由所述孔口引入的微粒將經過電極旁邊，因此將因靜電效應而優先沉積在電極上。
提供所述不同過濾元件，有助於改進兩次清洗操作之間的服務壽命。圖9中展示靜電裝置的典型運轉情況，所述靜電裝置與圖7中所描述的裝置相同，但在空氣入口處具備過濾器。
以此方式可確定，在生產約20小時之後運轉情況才開始惡化，而如果未對空氣入口進行過濾，則3個小時後就會開始惡化。在操作了 30個小時之後，當電流降到30mA以下時，由於對網的外觀的不可接受的損壞，有必要關閉設備以進行清洗，而在沒有過濾器的情況下，操作了 13小時30分鐘之後就必須關閉。
對本發明的一個改進涉及提供還允許控制設備中的空氣的相對溼度的系統。
由於要求的空氣相對溼度通常小於生產工廠中的環境條件，因此用於實現所需的空氣相對溼度的解決方案是將空氣冷卻到露點以下，以便使過量溼氣凝結，接著進行再熱， 這樣可再次達到要求的溫度。
空氣的相對溼度是表達為空氣中所含有的水蒸氣的分壓力相對於相同溫度和壓力條件下的飽和蒸氣的分壓力的百分比。可使用相對溼度傳感器來測量空氣的相對溼度， 相對溼度傳感器直接將空氣的溼度水平轉換為電信號。
圖10中所指示類型的裝置提供於空氣中用於使細絲冷卻，所述裝置包括用於冷卻的空氣/水交換器(1001)、分滴器(1002)，所述分滴器(100 具備冷凝物出口孔 (100 。位於分滴器下遊的溫度傳感器(1004)允許控制和調整冷卻器的出口處的溫度，從而對水流或對冷卻器中的水的溫度起作用。通過冷卻，空氣因此達到所述方法所要的露點溫度。所尋求的值通常在5°C與15°C之間，且優選小於10°C。如果想要達到較低的值，則裝置必然需要較大能量，且所得到的改進不足以證明必然提高的操作成本是合理的。隨後，再熱器(1005)使空氣達到所需的最終溫度，通常在10°C與35°C之間，更通常在15°C到30°C 的範圍內。藉助位於再熱器下遊的溫度/溼度傳感器(1006)來調整再熱器的功率。通過測量溼度，用戶可藉此控制所獲得的相對溼度。還可根據最終尋求的相對溼度來自動控制出口處來自冷卻操作的空氣的溫度，藉此來改進所述裝置。
可在設備中的所有空氣入口中提供除溼系統。
因此將相同的裝置提供於拉拽裝置的注入空氣中，所述裝置包括冷卻器(1007)、 具有冷凝出口孔(1009)的分滴器(1008)，以及再熱器(1011)。藉助溫度傳感器(1010)來控制冷卻器的出口處的溫度。藉助溫度和溼度傳感器(101 來控制最終溫度和溼度。可由塔從圍繞塔的一部分延伸的小室(未說明)抽吸乾燥的空氣。
控制成形裝置的注入孔口區中的空氣的溼度也是重要的，因為經由所述孔口引入的空氣經過電極附近。空氣可由與先前裝置相同的裝置處理，也就是說，冷卻、消除冷凝物和再熱。當由位於正在成形的網下方的進口裝置(圖8的111)排出的氣流所排出的空氣量僅對應於注入到拉拽裝置的孔口中的空氣和拉拽裝置的入口處所引入的空氣時，可任選地省略所述裝置。
因此，如圖11中所說明，離開成形裝置的總流0H)包括由拉拽單元攜帶的流 (Ql)，加上被擴散器的注入孔口攜帶的流(Q2和。所述流之間的比例可根據成形裝置和孔口的幾何形狀而變化。一般來說，拉拽單元所攜帶的流Ql代表離開成形裝置的總流Q4 的50%到80%，經由成形系統的引入孔口注入的流Q2+Q3在流Q4的20%到50%之間。
如果由位於傳送機的網下方的入口裝置吸入的流Q5小於正從成形裝置排出的流 Q4，那麼流Q5的一部分因此被作為兩個流Q6和Q7而傳遞。當在使裝置與環境空氣隔絕的容器(1101)內部提供組合件時，流Q6和Q7再次在擴散器的孔口區中的Q2和Q3處被吸入。 形成於隔絕容器中的開口允許引入或傳遞使所述流的總體平衡所必需的流Q8。
當設備在操作時，注入流Q2和Q3的區中的溫度逐漸地增加，從而使相對溼度減小。在幾分鐘的操作之後，組合件在所尋求的值下變穩定。
位於流Q2和Q3的進口區中的傳感器(1102)可測量溫度和溼度值。傳感器(1102) 可藉助調整裝置(110 連接到機動節氣門(1104)，其可通過風扇(110 來控制吸入的流。
還如圖12和圖13所指示提供所述流的平衡裝置的其它變化形式。
圖12展示包括護套網絡(1201)的裝置，所述護套能讓從進口風扇排出的空氣的一部分朝隔絕容器移動。由風扇吸入且受細絲束的限制套管(1204)限制的流Q5等於離開成形裝置的流Q4，限制套管(1204) —直延伸到兩個滾筒(1206，1207)，其相對於傳送機提供密封。在風扇的傳遞下，流Q5被分成向外排出的流Q6以及朝隔絕容器再循環的流Q7。 舉例來說，藉助機動節氣門(120 來調整流Q7。安裝在隔絕容器中的傳感器(120 允許控制空氣的溫度和溼度。自動控制系統可任選地通過測量傳感器(120 所提供的溫度和溼度來自動控制節氣門(1203)。
所述裝置允許調整再循環的流的比例，而不修改經由傳送機的網吸入的空氣的量。所述網通常受所述方法的其它參數影響，且改變所述值以便控制隔絕容器中的溫度和溼度(如圖11中所指示)可能會導致無紡網中出現新的缺陷。
圖13展示在傳送機下方包括雙進口系統的裝置。稱為成形小室且位於擴散器的出口正下方的第一裝置(1301)在傳送機上形成無紡網期間直接起作用。稱為維護小室的第二進口裝置(130 根據傳送帶的移動而位於下遊。第二進口裝置確保在一直輸送到壓制滾筒或固結裝置期間對網的良好維護。
所述兩個裝置可彼此獨立地調整，且可各自包括用於再循環空氣的系統。一般來說，來自成形小室的空氣(流陰)完全向外排出，以便以有效方式消除來自電暈效應的氣體產物。來自維護小室的空氣(流Q9)藉助機動節氣門(1304)而部分或完全再循環，以便獲得由傳感器(130 測量的所需的溫度和溼度值。
藉助於與進入靜電裝置中的空氣的清潔度和相對溼度組合的控制，藉助於例如上文所述的裝置，獲得如圖14中所說明的靜電裝置的運轉情況，也就是說，若干天的操作期間可完全穩定。
權利要求
1.一種紡粘塔，其在向下方向上依次包括板牙(103)，其提供熱細絲，用於藉助經由冷卻空氣入口引入的空氣來使熱細絲冷卻以形成經冷卻細絲的裝置 (106)，用於藉助經由拉拽空氣入口引入的空氣來拉拽經冷卻的細絲以形成經拉拽細絲的裝置(107)，以及用於將經拉拽細絲以網的形式沉積在傳送帶(109)上的成形裝置(108)，所述成形裝置包括在相同水平處的兩個相對的空氣入口孔口(115、116)，每一孔口在成形裝置的整個橫向範圍上延伸；以及在所述孔口的水平下方的靜電裝置(117)，其特徵在於用於從正經由所述孔口引入的空氣中去除灰塵的構件(803、804)。
2.根據權利要求1所述的紡粘塔，其特徵在於用於從經由所述冷卻空氣入口且經由所述拉拽空氣入口引入的空氣中去除灰塵的構件。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的紡粘塔，其特徵在於所述用於從經由所述孔口和/或經由所述冷卻空氣入口引入的空氣中去除灰塵的構件包括過濾器，所述過濾器具有在80%到90%比重測定之間的過濾閾值。
4.根據權利要求2或權利要求3所述的紡粘塔，其特徵在於所述用於從經由所述拉拽空氣入口引入的空氣中去除灰塵的構件包括筒型過濾器，其具有在壓縮機上遊0.01微米到10微米的過濾閾值。
5.根據權利要求3或權利要求4所述的紡粘塔，其特徵在於所述除塵構件在所述傳送機下方包括進口(111)，其將氣流吸入再循環迴路中，所述再循環迴路將氣流送回到用於供應所述孔口的小室，所述過濾器位於所述小室的入口處。
6.根據權利要求5所述的紡粘塔，其特徵在於用於調整所述進口的流量的裝置。
7.根據權利要求5或權利要求6所述的紡粘塔，其特徵在於用於細絲束的限制套管 (1204)，其從所述成形裝置的底部延伸到所述傳送機。
8.根據前述權利要求中任一權利要求所述的紡粘塔，其特徵在於用於對所述氣流進行除溼的構件。
9.根據前述權利要求中任一權利要求所述的紡粘塔，其特徵在於其在所述傳送機下方包括兩個進口裝置，一個進口裝置位於所述成形裝置正下方，且另一進口裝置位於所述傳送機的移動方向的下遊。
全文摘要
本發明涉及用於生產無紡網的設備，其包括裝置(107、108)，其用於使用氣流來朝傳送機(101)驅動細絲束；以及靜電裝置(117)，其經布置以便對所述被驅動的束的細絲施加靜電力，其特徵在於用於從所述驅動氣流中去除灰塵的構件(801、804)。
文檔編號D01D5/098GK102187025SQ200980141444
公開日2011年9月14日 申請日期2009年8月28日 優先權日2008年9月16日
發明者傑米切爾．迪比 申請人:安德裡茲波傑特有限公司