CN101248229A - 非织造织物智能轧点的改进 - Google Patents

Abstract

一种用于形成非织造制品的方法和设备，其包括由物料形成非织造纤维网和在轧光装置上将所述成形步骤之后接收的非织造纤维网轧光的步骤。该方法还包括从传感器获得与所述轧光装置的许多参数相关的或与所形成的非织造纤维网相关的信息并利用所得到的信息控制所述轧光装置的步骤。

Description

非织造织物智能轧点的改进

技术领域

本发明涉及一种形成纤维介质的设备和方法。具体地，本发明涉及一种用于生产非织造织物的设备和方法。

背景技术

非织造织物制品的生产在本领域是众所周知的。这类制品由纤维直接生产，而不用诸如机织或针织操作的常规纺织方法。相反，它们可以通过诸如气流成网、干法成网、梳理、水刺或这些工艺的一些组合的非织造织物制造方法生产，其中将纤维铺网以形成整体的非织造纤维网。

非织造织物制品也可通过气流铺网或梳理操作来生产，其中纤维网在沉积后通过针刺或水刺压实或加工成非织造织物制品。在后者中，高压水射流直接向下喷到纤维网上以使纤维互相缠绕。在针刺中，缠绕是通过使用倒刺针的往复式床以机械方式来实现的，在针的进入行程期间，所述倒刺针迫使纤维网表面的纤维进一步进入其中。

目前存在用于生产非织造织物例如从通常由热塑性树脂制成的长丝或纤维形成的纺粘纤维网、结构或物品的设备。该设备公开在1998年9月29日公布的美国专利No.5,814,349中，其公开的内容在此通过引用并入本文。这些通常包括用于产生丝帘的喷丝头和工艺用风鼓风机，所述工艺用风鼓风机将工艺用风吹到丝帘上以将其冷却形成热塑性长丝。然后，工艺用风通常以气动方式拉拽热塑性长丝，以气动拉伸热塑性长丝，然后所述长丝穿过扩散器，并沉积到连续循环的筛带上以收集相互缠绕的长丝并在其上形成纤维网。然后传送如此形成的纤维网、结构或物品被并进行其它加工。

在用于制造非织造材料的熔喷工艺中，将热塑性成形聚合物置于挤出机内，然后使其穿过每英寸口模宽度上含有约20到40个小孔的线型口模。汇合的热空气流使挤出的聚合物流迅速变细以形成固化长丝。然后固化长丝通过高速空气吹到接收屏(take-up screen)或者织造或非织造材料的另一层上，从而形成熔喷纤维网。

纺粘和熔喷工艺可以在诸如SMS的应用中结合。在SMS中，在带或传送带上形成纺粘材料的第一层。该带通常具有均匀的表面和透气性能，以在纺粘工艺期间获得正确的纤维网构成。纺粘材料沉积在铺设成形区的带上以在第一纺粘梁(spunbond beam)中形成纤维网。压力钳口或诸如使用热气刀的***可以帮助提高作用在纤维网上的预粘压力和/或温度。为了帮助将热塑性纤维牵拉到成形带上，将真空箱置于带的下方并对所述带施加吸力。纺粘工艺所需的气流通过连接到适当规格的真空泵的真空箱供应到所述***。

紧接着，在熔喷梁(meltblown beam)中，短小的纤维被吹到纺粘纤维网层上。在熔喷工艺中，通常不需要预压实的压辊。最后，具有压辊的第二纺粘梁将第二纺粘层施加到由熔喷层形成的纤维网和第一纺粘层上。然后，通过轧光钳口或干燥机构(未示出)强化复合纺粘-熔喷-纺粘材料。

非织造织物制品被用在可以有利地采用工程质量的产品的多种应用中。这些产品类型不同于传统的机织或针织织物，因为产品的纤维或长丝被结合到粘合纤维网中，而不用传统的织物机织或针织工艺。非织造纤维网的单元纤维的缠绕和诸如化学或热粘合的其它工艺一起提供期望的产品完整性、功能性和审美性。

非织造织物制品一般由通过纤维相互反应而固定到位的纤维构成，以提供牢固的粘合结构，需要或不需要化学粘结剂或长丝熔融。该产品可以具有面积密度(每单位面积的重量)高于产品平均面积密度的缠绕纤维区和在密集缠绕区之间延伸并且在密集缠绕区中相互随机缠绕的互连纤维的重复花纹。局部的缠绕区可以通过在相邻的缠绕区域之间延伸的纤维相互连接，以限定面积密度比邻近高密度区的面积密度低的区域。基本没有纤维的孔花纹可以限定在密集的缠绕区和互连纤维之内或之间。在一些产品中，密集的缠绕区布置成规则花纹，并通过有序的纤维组连接以提供外观类似于常规织造织物的非织造织物，但是其中的纤维随机地从缠绕区到缠绕区行进穿过产品。有序组的纤维可以基本相互平行或相对彼此随机布置。实施方案包括具有复杂纤维结构的非织造制品，其中缠绕纤维区通过位于非织造织物不同厚度区域中的有序纤维组互相连接，该非织造制品尤其适用于包括妇孺衣料和套装衣料的服装和诸如抹布的工业制品。

如同所述的，可以通过纤维的相互作用来加工非织造纤维网和将纤维在产品中锁定到适当的位置。“锁定到适当的位置”的意思是所述结构的单个纤维不仅没有从它们在所述花纹结构中的各自位置移动的倾向，而且实际上在物理上通过它们自身和/或与产品的其它纤维的相互作用来限制这种移动。纤维被锁定到面积密度高于产品平均面积密度的缠绕纤维区中的适当位置处，并且这种纤维相互作用也可以出现在其它地方。

“相互作用”的意思是捻回、缠绕、加捻、和沿结构的所有方向彼此经过，以错综缠绕使它们互相锁定。

诸如针刺的机械缠绕工艺将一层或多层纤维通过用称为针刺机或纤维锁定机(fiber locker)的装置内的大量倒钩针刺穿纤维网来将一层或多层纤维结合或固定到自身或基材。该作用将纤维从纤维层表面推进并穿过纤维网层的本体。虽然纤维网内的这种纤维缠绕改善强度性质，但是该工艺会很慢，针会损伤纤维并且自身(针)快速磨损。

为避免这些问题，已经开发出水刺(或“射流喷网”)工艺，其使用小直径、高内聚的高压水射流来模仿旧式针刺机的缠绕作用。该方法涉及形成如上所述的纤维网，然后通过非常细的高压水射流来使纤维缠结。将几行水射流对准由可移动金属丝或织物支撑的纤维网。然后干燥所缠绕的纤维网。材料中所用的纤维可以是合成的或再生的短纤维，例如聚酯、聚酰胺、聚丙烯、人造纤维等，纤维素或其它天然纤维，或这些材料任意组合的混合物。水刺材料可以用合理的成本高质量地生产，并具有高的吸收能力。它们可用作家用或工业用擦拭材料，用作医疗一次性材料和用于卫生用途等。

通过改变所用的初始材料和/或带/提花组件，水刺工艺可用于生产大量不同的产品。初始材料可由以相互的随机关系或以任何定向度布置的松散纤维的任何纤维网、垫、毡等构成。文中所用的术语“纤维”意思是包括所有种类的纤维材料，不管是天然的还是合成的，其包括纤条体、纸纤维、纺织短纤维和连续长丝。通过适当组合短和长纤维可以获得改善的性能。通过组合切段长度纤维和基本连续的纤维束提供增强的制品，其中术语“束”包括连续长丝和各种形式的常规纺织纤维，其可以是直的或卷曲的，并且通过在初始材料中使用高度卷曲和/或弹性纤维来获得其它期望的产品。通过使用包含具有伸长、卷曲、收缩或长度以其它方式变化潜能的纤维的初始材料，以及随后处理花纹非织造结构来开发纤维的潜在性能以改变纤维的自由长度，来制造特别期望的花纹非织造产品。初始材料可包含不同类型的纤维，例如可收缩和不可收缩纤维，以在激活一种纤维的潜在性能时获得特定效果。

虽然这些形成和加工非织造织物的方法的每一种都具有其优点，但是当前的生产***没有提供能够以不同的生产或加工步骤获得大范围的非织造纤维网性能的***和方法。此外，现有***没有提供用于在生产和加工期间感测不同的非织造织物操作和物理条件并在生产期间基于感测值改变或优化这些参数的***或方法。本发明旨在克服已知***的这些和其它缺点。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种通过使用靴形轧光机来改进非织造纤维网制品特性的装置。

另一目的是提供一种利用非织造纤维网生产线的操作特性来改变在其上形成的非织造制品特性的方法和设备。

本发明的一个方面涉及一种用于形成非织造制品的设备，其包括用于接收物料和用于从物料形成非织造纤维网的成形装置和用于改进所形成的非织造纤维网的靴形轧光机。该设备包括用于感测与靴形轧光机的许多参数或所形成的非织造纤维网相关的信息的感测装置，并且其中靴形轧光机可操作为根据从所述感测装置获得的感测信息来控制。

本发明的另一方面是一种形成非织造织物制品的方法。该方法包括由物料形成非织造纤维网和在靴形轧光机钳口将非织造纤维网轧光的步骤。该方法还包括从传感器获得与靴形轧光机钳口的许多参数或所形成的非织造纤维网相关的信息并利用该信息控制所述靴形轧光机钳口的步骤。此外，在非织造纤维网进入轧光机钳口前，可以将热空气流或其它热源引入或穿过纤维网以加热或“预处理”纤维网，以便当纤维网穿过靴形轧光机钳口时增强对纤维网的效果，该效果包括但不限于纤维和非织造纤维网的压实、再成形和形状记忆。

本发明提供这些和其它目的和优点。在这方面，本发明涉及一种用于通过比压分布、温度和/或速度变化的智能靴形轧光机加工非织造纤维网来改变所述非织造纤维网的密度、结构和纤维/长丝抱合力的方法。

附图说明

因此，通过本发明，它的目的和优点将会实现，将结合附图来对其进行说明，其中：

图1是根据本发明的理论非织造织物生产线的侧视图，其显示靴形轧光机在非织造织物生产线上的各个位置；

图2是采用本发明教导的靴形轧点分布的实施例视图；

图3是采用本发明教导的靴形轧点分布的实施例视图；

图4是采用本发明教导的靴形轧点分布的实施例视图；

图5是用于生产纸和纸板制品的标准靴形轧光机；和

图6是根据本发明一个实施方案的靴形轧光机的侧视图。

具体实施方式

现在更详细地参照附图，图1示出会在典型的非织造织物生产***10中出现的许多加工和生产步骤。虽然一起显示，但是实践中***10的元件可以用于或可以不用于单个非织造织物的生产。可以看出，***10包括几个不同的加工步骤。此外，图1显示靴形轧光机14在非织造织物生产线中或与理论非织造织物生产线中各种生产和加工元件相关的各个可能位置。

例如，靴形轧光机14在非织造纤维网生产线上可恰好位于成形设备12或16之后，该成形设备12或16可包括一个或多个梳理、气流成网、纺粘、熔喷和湿法成网工艺。作为替代方案，靴形轧光机14可位于纤维网加工步骤18或20之一的后面，该纤维网加工步骤18或20可包括水刺、干燥或热粘合工艺之一。

通常，如图6所示的靴形轧光机14可根据使用其的***和期望的非织造织物的特性而构造为充当热轧机、防缩(Sanfor)轧光机或缩绒(Fuller)轧光机。轧光机自身通常是具有两个或多个辊或一辊一靴的机器，当织物穿过钳口时，其将均匀的压力施加给织物。美国专利No.5,836,242中可以找到造纸机中所用的轧光机靴形压榨的其它讨论和说明，该专利通过引用并入本文。但是，简言之，该参考文献显示了通常用于造纸的轧光***，并在图5中示出。在该实施方案中，轧光机的靴形压榨区或轧光靴14由加热辊11和对面由固定梁(未图示)支承的基本固定的压榨靴30限定。轧光带24沿环形路径绕压榨靴30运行。用已知的方式通过压榨靴20上的油膜来实现带24上所需要的摩擦减少，在该情况下带24必须是不可渗透的。

防缩处理是用于防止织物皱缩的普通技术。类似地，缩绒处理是一种使用热、压力和诸如水或润滑剂的某些添加剂的组合来缠绕纤维以增加强度的工艺。对于这两种工艺，一旦适当设置用于具体的生产过程，轧光机的特性就基本固定。也就是说，它们在生产过程中不容易改变，并且事实上不容易监测。已经发现，不总是希望在生产过程中依赖于机器的设置，而是希望接收与生产过程相关的实时信息以及能够改变在生产过程中施加给非织造织物的力，这对于消除废品和提高生产线的生产能力来说是必要的。

本发明的一个方面是使用靴形轧光机来改善非织造纤维网的加工和给纤维网提供所希望的特性和技术规范。例如，轧光可用于通过改变厚度来影响织物的体积密度。它还能影响表面的光洁度，尤其是在被加热时。该***还可改进水刺/缠绕效率，或有助于获得特殊的纤维网手感。这通过使用与如图1中所示的水刺工艺18和干燥工艺20相结合的上述靴形轧光机来实现。

此外，在期望的非织造织物性能已知的情况下，例如，在期望的性能是重复高密纤维网区、然后是重复的低密纤维网区的情况下，在生产线的速度是已知的或可确定的情况下，图3中的图可以提供轧光机将按照期望产生的压力或温度曲线的例子。通过使用计算机或“智能”***，给定参考点后，该图可用作改变轧光机设置的控制曲线，使得由此生产期望的非织造织物。

该***示于图6中，其中非织造纤维网22通过靴形轧光机14加工。传感器可以嵌入压力辊50、弓形靴30或轧光带24的一个或多个中。该传感器产生一般由信号线28显示的信号。该信号被发送到计算机或数据处理器26，其解译该信号，比较收到的实际数据和诸如图3中的图所表示的模型，然后将控制信号32发送到靴形轧光机14，该控制信号32根据该比较指示靴形轧光机14增加或降低温度、压力、速度等。这产生工艺反馈/控制回路，如果需要的话，其可以自动将靴形轧光机14的操作调节至所希望的操作参数。

关于图6显示的***，尤其需要注意的是改变靴形轧光机的靴施加到非织造纤维网上的压力的能力。在靴形压榨中，靴停留在可利用油压升高或降低的活塞或梁上。通过增加或减少活塞下的油量，使靴形压榨更接近或允许其离开轧光机的对面压辊。此外，配对辊也可以是可移动的，允许装载轧点和增加轧点压力。通过以某种时间间隔改变压力，产生脉冲，并在非织造织物中分别产生高密度和低密度。以这种方式可以改变非织造织物的物理性能。此外，这种用途与轧光机的普通用途相反，在普通用途中，希望产生在MD和CD方向都具有均匀特性的非织造织物。其它变化方法也可用于非织造织物的生产，例如独特的靴移位(相对于加热辊的中心线)或者靴的控制或设计，使得上述压力脉冲可用于建立或改进非织造织物中的表面性能(如光洁度)。对于本领域的技术人员而言，其它改变靴的压力、它的位置和改进它的设计的方式当然是显而易见的。

传感器的使用允许该***确定通过轧光工艺赋予非织造织物的特性。例如，在本发明的一个实施方案中，可将热电偶埋入轧光辊或靴的表面用于感测温度，还可以或作为替代地包括感测轧光过程期间施加到非织造织物上的压力的传感器，例如压电晶体(pizeo crystal)。同样地，可使用转速计来确定生产线的速度，并且还可用其它装置来确定生产和加工过程中赋予非织造织物的伸展。

此外，通过收集上述讨论的信息或数据，可以提供在生产期间改变压力、温度或速度的方法和***。作为替代方案，其可被设置为以重复或非重复方式随时间变化以在非织造织物中产生期望的效果。图2～4描述了在生产非织造织物期间在非织造织物生产线上可期望的靴形轧光机钳口的压力分布的例子。根据压力分布，通过增加和减小压力，可以改变沿织物CD方向的织物密度。这可以重复地改变以沿MD方向产生重复出现的花纹。基于重复的密度变化可用于产生期望的特性，包括朴素的美观性、受控的芯吸表面或3D几何形状。

还可以根据需要改变速度以拉伸或皱缩织物。这可以改变织物的局部基重。用途包括但不限于提供非织造织物内将非织造织物由成卷制品切割或压成平型制品的位置。

通过该工艺，单个靴形轧光机能够通过用比压、温度和/或速度变化的一个或多个“智能”靴形钳口加工非织造纤维网来改变其密度、结构和纤维/长丝抱合力。因此，靴形轧光机14能够用作热轧机、防缩轧光机或缩绒轧光机。

因此，通过本发明实现它的目的和优点，尽管文中详细地公开和说明了优选的实施方案，但是它的范围和目的不应限于此，相反，它的范围应该由所附权利要求的范围确定。

Claims (15)

1.一种用于形成非织造织物制品的设备，所述设备包括：

用于接收物料和用于由所述物料形成非织造纤维网的成形装置；

用于接收所形成的非织造纤维网的轧光装置；和

用所述轧光装置作用于所形成的非织造纤维网，其中所述轧光装置包括靴形轧光机。

2.权利要求1的设备，其还包括用于感测与所述轧光装置的一个或多个参数相关的或来自所形成的非织造纤维网的信息的感测装置，并且其中所述轧光装置可操作为根据从所述感测装置获得的感测信息来控制。

3.权利要求1的设备，其中所述轧光装置位于所述设备的成形部或纤维网加工部内。

4.权利要求1的设备，其中所述成形手段是梳理、气流成网、纺粘、熔喷、水刺或湿法成网操作。

5.权利要求3的设备，其中所述纤维网加工手段是干燥机或热粘合操作。

6.权利要求1的设备，其中可以根据从所述感测装置获得的感测信息通过工艺反馈/控制回路来控制所述轧光装置。

7.权利要求2的设备，其中所述参数包括所述轧光装置的压力、温度、速度；或所述所形成的非织造纤维网的伸长。

8.权利要求2的设备，其还包括在所述设备上用于调整所述轧光装置操作参数的控制驱动装置；和响应所述感测装置并可操作地连接至所述控制驱动装置的控制器装置。

9.一种形成非织造织物制品的方法，所述方法包括下列步骤：

由物料形成非织造纤维网；和

在轧光装置上将所述成形步骤之后接收的所述非织造纤维网轧光，其中所述轧光装置是靴形轧光机。

10.权利要求9的方法，其还包括下列步骤：

从传感器获得与所述轧光装置的许多参数相关的或来自所形成的非织造纤维网的信息；和

利用所述信息控制所述轧光装置。

11.权利要求9的方法，其中所述成形步骤是梳理、气流成网、纺粘、熔喷、水刺或湿法成网操作。

12.权利要求10的方法，其还包括通过干燥或热粘合强化所述非织造织物。

13.权利要求10的方法，其中所述获得该信息的步骤自动进行。

14.权利要求10的方法，其中所述参数包括所述轧光机的压力、温度或速度。

15.权利要求10的方法，其还包括通过工艺反馈/控制回路来调整所述轧光机参数的步骤。

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