CN1237219C - 生产纵向排列无纺布的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于生产纵向排列无纺布的装置，其包括：用于从喷嘴中挤出多根丝的纺丝机构；用于产生高速气流以输送从所述喷嘴中挤出的丝从而使丝变细的高速气流产生机构；用于收集和运送被所述高速气流变细的丝的输送机；以及至少一个在所述输送机的机加工方向上周期性地改变所述高速气流的方向的气流振动机构。其中所述气流振动机构具有一个设置在所述高速气流流动区域中的壁表面，相对于所述高速气流方向的所述壁表面的方向和所述壁表面离开所述高速气流方向的距离中的至少一个是变化的，而且所述高速气流产生机构从所述气流振动机构的上游喷射气流作为高速空气气流。

Description

生产纵向排列无纺布的装置

技术领域

本发明涉及一种纵向排列丝无纺布，一种通过纵向拉伸这种纵向排列丝无纺布生产的无纺布，以及一种用于生产这种无纺布的方法和装置。

背景技术

本发明的无纺布在机械性能和尺寸稳定性方面性能优良，并可用作在一个方向上强度很好的无纺布和垂直交叉无纺布的原料纤维网。

已知的生产无纺布的方法包括纺粘法、熔吹法和纺花边法。用于直接将细纱处理成无纺布。广义上，用这些方法生产的无纺布以下被称作纺粘无纺布。考虑经济性和大规模生产性，这些方法在无纺布生产方法中占主流地位。

广义上所说的纺粘无纺布是任意的无纺布，丝任意排列。这些纺粘无纺布中有很多的机械强度很小，尺寸稳定性很差。为了克服传统的无纺布的缺点，本发明的发明人发明了一种拉伸无纺布的方法以及一种生产由层叠的垂直交叉无纺布组成的无纺布的方法(见日本专利公报No.36948/92和日本专利公报No.204767/98。)

日本专利公报No.25541/84揭示了一种通过向丝喷出的方向倾斜输送机而在一个方向上排列丝的方法。日本专利公报No.3604/95揭示了一种将用气流喷出的丝沉淀在透气性输送机上的方法，并且用设置在输送机后面的气流阻挡装置控制气流，从而将丝分布在纵向方向上，以改进丝的排列性。

但是，上述的传统方法不能充分地将丝高度排列。特别是，根据日本专利公报No.3604/95中公开的方法，由于空气沿输送机的斜度流动，在输送机上放置丝的最重要的地点处不能吸除喷出的空气，由于到达输送机的喷出的空气，使得丝易于在输送机上流动，从而丝易于排列不整齐。因此，为了生产高度整齐排列的丝的纵向排列无纺布，需要防止丝在输送机上排列不整齐。

通常，为了生产充分纵向排列的丝的无纺布，在纺丝过程中将丝纵向排列是不足够的。改善丝的排列的最好的方法是在纵向方向上拉伸无纺布。但是，纺丝过程后，因为丝没有很好地纵向排列且被充分冷却，无纺布不能被纵向拉伸，并且很难以很高的倍率将无纺布拉伸为具有很高的机械强度。

发明内容

本发明的一个目的是提供生产一种丝被高度纵向排列的纵向排列无纺布的装置。

本发明的另一个目的是提供一种通过进一步纵向拉伸纵向排列无纺布来增加机械强度的装置。

为了达到上述的目的，根据本发明的生产纵向排列无纺布的方法包括如下步骤：准备一组可挤出多根丝的喷嘴及一个用于收集和运送从该组喷嘴中挤出的丝的输送机；用高速气流输送从该组喷嘴中挤出的丝以使丝变细；以及在输送机的机加工方向上周期性地改变高速气流的方向。

根据本发明的用于生产纵向排列无纺布的装置包括：用于从喷嘴中挤出多根丝的纺丝机构；用于产生高速气流以输送从所述喷嘴中挤出的丝从而使丝变细的高速气流产生机构；用于收集和运送被所述高速气流变细的丝的输送机；以及至少一个在所述输送机的机加工方向上周期性地改变所述高速气流的方向的气流振动机构。其中所述气流振动机构具有一个设置在所述高速气流流动区域中的壁表面，相对于所述高速气流方向的所述壁表面的方向和所述壁表面离开所述高速气流方向的距离中的至少一个是变化的，而且所述高速气流产生机构从所述气流振动机构的上游喷射气流作为高速空气气流。该生产纵向排列无纺布的装置还包括用于纵向拉伸通过所述输送机运送的丝的装置。

从喷嘴中挤出的丝被高速气流变细并被收集在输送机上。由于高速气流的方向在输送机的机加工方向上，即在纵向方向上周期性地改变，被高速气流输送的丝可在纵向方向上周期性地振动，并且当它们收集在输送机上时，在纵向方向上被部分折叠。结果，可生产丝被很好排列的无纺布。

根据本发明，为了纺无纺布，采用广义上的纺粘法，这是因为纺粘法是最精制的纺丝方法，具有优良的经济性和大规模生产性。广义上的纺粘法是熔融的丝(即用热熔融的丝，而不是溶解在溶剂中的丝)被接近音速的高速气流大幅度吹拉并变细。

根据本发明人的研究结果，可以发现，通过在机加工方向上周期性地改变用于使丝变细的高速气流的方向可改进丝的排列，并且，基于柯恩达效应可容易地改变高速气流的方向。根据优选的一个实施例，气流振动机构可设置在高速气流流动的区域中，气流振动机构具有一个壁表面，相对于高速气流的方向的壁表面的方向以及壁表面与高速气流方向的距离中的至少一个是可变的或者说可交替的，气流振动机构被这样设置，即其壁表面倾斜于高速气流的方向，壁表面和高速气流的气流轴之间的距离是可变的。

通过用湿雾冷却以等于或高于丝原料的熔点的温度提供的高速气流，可在丝分子在纵向方向上排列之前冷却被高速气流输送和变细的丝。结果是，当接着在纵向方向上拉伸无纺布时，可更大程度地拉伸无纺布。

根据本发明，还提供一种用于生产纵向拉伸无纺布的方法和装置。生产纵向拉伸无纺布的方法包括如下步骤：通过上述的生产纵向排列无纺布的方法生产纵向排列无纺布，以及纵向拉伸纵向排列无纺布。

用于生产纵向拉伸无纺布的装置包括：上述的用于生产纵向排列无纺布的装置，以及一个用于纵向拉伸通过生产纵向排列无纺布的装置生产的纵向排列无纺布的装置。

用生产纵向拉伸无纺布的方法和装置，由于丝在纵向方向上被高度排列好的无纺布被在纵向方向上进一步拉伸，可生产纵向方向上具有优良机械强度的无纺布。

在说明丝被排列和拉伸的方向时，术语“纵向方向”意味着生产无纺布时的机加工方向，即无纺布输送的方向，术语“横向方向”意味着垂直于纵向方向的方向，即横穿无纺布的方向。

附图说明

下面通过结合说明本发明的实例的附图的描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加清楚。

图1是本发明的在熔吹法中生产无纺布的装置的示意图；

图2a-2c是显示通过图1中所示的装置中的气流振动机构的旋转来改变丝流动方向的方式的示意图；

图3是本发明的在纺粘法中生产无纺布的装置的示意图；

图4a是具有旋转的圆柱棒的气流振动机构的正视图；

图4b是图4a中所示的气流振动机构的侧视图；

图5a是具有旋转的三角柱形状的气流振动机构的正视图；

图5b是图5a中所示的气流振动机构的侧视图；

图6a是具有旋转的四角柱形状的气流振动机构的正视图；

图6b是图6a中所示的气流振动机构的侧视图；

图7是具有摆动板部件的气流振动机构的侧视图；

图8是具有摆动板部件的另一气流振动机构的侧视图；

图9是生产无纺布的装置的示意图，该装置具有两个气流振动机构。

具体实施方式

参考图1，其示出了根据本发明第一实施例的生产无纺布的装置，其具有一个主要包含熔吹模1和输送机7的纺丝单元，以及一个包含一对拉伸辊12a、12b和一对拉出夹辊16a、16b的拉伸单元。

熔吹模1在其下部末端具有多个喷嘴3，多个喷嘴3在垂直于图1的纸张的方向上排列。从喷嘴3中挤出由齿轮泵(未示出)输送的熔融树脂2以形成多根丝11。在图1中，为了更好地理解其内部构造示出了熔吹模1的横截面，并且仅示出了一个喷嘴3。熔吹模1具有一对储气室5a、5b，设置在喷嘴3的两侧上。在压力下将被加热到等于或高于树脂的熔点的温度的空气引入到储气室5a、5b，从此处由狭缝6a、6b喷出空气，狭缝6a、6b与储气室5a、5b连通，并且在熔吹模1的末端开口。作为高速气流的喷出的气流基本上平行于从喷嘴3中挤出的丝11。高速气流使从喷嘴3中挤出的丝11处于飘浮的熔融状态。高速气流将摩擦力施加在丝11上以便吹拉丝11，从而使丝11变细。上述的机构与正常的熔吹法中采用的机构相同。高速气流的温度比丝11的纺丝温度高80摄氏度或更高，最好高120摄氏度或更高。

在用熔吹模1形成丝11的方法中，由于通过增加高速气流的温度可使丝11刚挤出时的温度足够大于丝11的熔点，可减少丝11的分子定向。

输送机7设置在熔吹模1的下面。输送机7围绕由驱动器(未示出)转动的输送辊13和其它的辊成一长串。当输送辊13围绕其自身轴旋转时，输送机7被驱动，将从喷嘴3中挤出的丝11输送到图1的右侧。

具有椭圆形横截面的旋转棒形式的气流振动机构9设置在熔吹模1的附近，处于从狭缝6a、6b中产生的高速气流的区域中。气流振动机构9具有一个轴9a，轴9a基本上垂直于在输送机7上输送丝11的方向延伸，即基本上平行于将被生产的无纺布的横向方向。当轴9a围绕其自身轴线旋转时，气流振动机构9围绕轴9a在箭头A所示的方向上旋转。当设置在高速气流流动区域中的气流振动机构9旋转时，可改变丝11流动的方向。

丝11随高速气流流动，该高速气流是从狭缝6a、6b喷出的气流的混合。该高速气流在基本上垂直于由输送机7输送的丝11的平面的方向上流动。

众所周知，如果在高速喷射的空气或液体的附近有一壁，即使在射流轴的方向和壁面的方向彼此不同时，射流也倾向于沿壁面流动。这种现象被称为柯恩达效应。气流振动机构9基于柯恩达效应改变丝11的流动方向。

下面将参考图2a-2c描述气流振动机构9旋转时丝11的流动方向的特性。

在图2a中，气流振动机构9的椭圆端具有一个基本上平行于高速气流的轴线10的长轴，气流振动机构9具有一个与气流轴线10隔开最大距离的外周壁表面9b。此时，由气流振动机构9的外周壁表面9b导致的柯恩达效应最小，高速气流基本上沿气流轴线10的方向流动，丝11也基本上沿气流轴线10的方向流动。

如图2b所示，当气流振动机构9围绕轴9a转动使得气流振动机构9的椭圆端的长轴9c相对于气流轴线10倾斜时，外周壁表面9b与气流轴线10之间的距离逐步变得越来越小，柯恩达效应越来越大。由于气流振动机构9为具有椭圆横截面的旋转棒的形式，外周壁表面9b与气流轴线10之间的距离在高速气流方向的下游逐步变得越来越大。因此，高速气流易于沿外周壁表面9b流动，将丝11吸引向气流振动机构9。

如图2c所示，当气流振动机构9围绕轴9a进一步转动使得长轴9c直接垂直于气流轴线10时，外周壁表面9b与气流轴线10之间的距离变得最小。此时，柯恩达效应最大。在最靠近气流轴线10的外周壁表面9b的位置的下游，外周壁表面9b与气流轴线10的夹角大于图2b中所示的角度。结果是，与图2b中所示的相比，丝11更被吸向气流振动机构9。

随着气流振动机构9从图2c中所示的角度位置继续转动，外周壁表面9b与气流轴线10之间的距离逐步变得越来越大，外周壁表面9b与气流轴线10的夹角变得越来越小，使得丝11的流动更平行于气流轴线10。当气流振动机构9从图2a中所示的角度位置转过180度时，气流振动机构9到达图2a所示的角度位置。其后，重复上述的连续过程。

以此方式，丝11可在图2a-2c所示的范围内周期性地振动。由于气流振动机构9的轴9a基本上垂直于丝11在输送机7上输送的方向延伸，丝11在其于输送机7上输送的方向上被振动，即在纵向方向上。

在上述的实施例中，气流振动机构9以与丝11流动方向相同的方向转动。但是，气流振动机构9可以在与丝11流动方向相反的方向上旋转，从而气流振动机构9可周期性地改变气流和外周壁表面9b之间的距离。可替换的，气流振动机构可通过振动而不是转动使其外周壁表面移动。

气流振动机构9的宽度，即其平行于轴9a的长度，应当最好比由熔吹模1(见图1)产生的一组丝11的宽度大100mm或更大。如果气流振动机构9的宽度小于上述的尺寸，则在该组丝11的相对端处不能充分地改变高速气流的方向，易于在该组丝11的相对端处不能充分纵向排列丝11。外周壁表面9b与气流轴线10之间的最小距离为25mm或更小，为15mm或更小最好。如果气流振动机构9与气流轴线10之间的最小距离大于上述的距离，将高速气流吸向气流振动机构9的效果太小而不能充分地振动丝11。

丝11被振动的程度随高速气流的速度和气流振动机构9的转速的不同而不同。具体地说，如果气流振动机构9的外周壁表面9b与高速气流的气流轴线10之间的距离的变化被认为是气流振动机构9的外周壁表面9b的振动，则外周壁表面9b存在一个特别的频率，可使得丝11被振动的程度最大。该特别的振动次数随纺丝条件的不同而不同。如果外周壁表面9b的振动次数与上述的特别振动次数不同，那么，由于外周壁表面9b的振动次数将与高速气流的固有振动次数不同，加速高速气流的效果将变小，因此减小了丝11被振动的程度。如果外周壁表面9b的振动次数是上述的特别振动次数的整数倍，那么，尽管外周壁表面9b的振动次数将等于高速气流的固有振动次数，加速高速气流的效果将很小。在该实施例中，为了使丝11被振动程度最大，气流振动机构9被旋转。

高速气流的速度为10米/秒(m/sec)或更高，最好为15米/秒或更高。如果高速气流的速度小于上述的数值，高速气流将不能充分地被吸向气流振动机构9，结果是，丝11不能被充分地振动。

再参考图1，喷雾嘴8设置在熔吹模1和输送机7之间。该喷雾嘴8将水雾喷向高速气流以冷却丝11，从而快速固化丝11。尽管采用了多个喷雾嘴8，但仅仅示出了一个喷雾嘴8。

固化的丝11被堆放在输送机7上，同时被纵向振动，并且在纵向方向上自身部分折叠，顺序收集在输送机7上。

输送机7上的丝11被输送机7运送到右侧，由加热到拉伸温度的拉伸辊12a和挤压辊14夹住，并转送到拉伸辊12a上。其后，丝11被拉伸辊12b和挤压橡胶辊15夹住，转送到拉伸辊12b。现在，丝11被夹持，与拉伸辊12a、12b紧密接触。由于丝11被与拉伸辊12a、12b紧密接触地输送，在纵向方向上自身被部分折叠的邻近的丝11彼此熔合在一起，从而产生一个纤维网。

同时与拉伸辊12a、12b紧密接触地被输送的产生的纤维网由拉出夹辊16a、16b拉出。后拉出夹辊12b由橡胶制成。拉出夹辊16a、16b的圆周速度大于拉伸辊12a、12b的圆周速度，使得纤维网被拉伸成纵向拉伸纤维网18。

如上所述，气流振动机构9改变纵向方向上的高速气流的方向以振动纵向方向上的丝11并将丝11堆放在输送机7上。因此，改进了丝11的纵向排列性，也可增加丝11在输送机7上被自身折叠的长度。例如，根据日本专利公报No.204767/98中公开的装置，丝11在输送机7上被自身折叠的长度为大约100mm。根据本发明，可容易地将丝11在输送机7上自身折叠为300mm或更大的长度。上述的丝11的排列可有效地增加丝11纵向方向上的机械强度。

通过在纵向方向上拉伸纤维网可进一步改进丝11在纵向方向上的排列性。纵向方向上丝11的排列性越好，当在纵向方向上拉伸纤维网时丝11被实质拉伸的可能性越大，最终的拉伸纤维网的机械强度越大。如果丝11的排列性不好，那么，通过拉伸纤维网将仅仅增加丝11的折叠结构之间的距离和丝11之间的距离，丝11被实质拉伸的可能性变小，拉伸纤维网后不能获得足够的机械强度。

通过丝11在输送机7上被自身折叠而增加的长度不仅在纵向方向上排列丝11有效，而且可以有效地拉伸纤维网以获得足够的机械强度，即使在后面将要描述的邻近纺丝方法(proximity stretching process)中拉伸距离很长的情况下也如此。

在普通的熔吹纺丝方法中，由于丝和热空气与输送机线性撞击，丝到达输送机的时间，即冷却时间很短。如果喷嘴和输送机之间的距离太大，那么，纤维网的结构，即重量的局部均匀性很差。根据普通的熔吹纺丝方法，喷嘴和输送机之间的距离为大约300mm。根据本发明，由于丝被大大振动，丝到达输送机7的时间是如此之长以致于丝可被很好地冷却，没必要增加喷嘴和输送机之间的距离。实验结果表明，尽管原因不明，但纤维网的结构改进了。

如有必要，产生的纵向排列无纺布18可被进一步拉伸或者随后进行诸如热压纹之类的加热或局部熔合处理。

根据本实施例，如上所述，通过在纵向方向上拉伸生产的纤维网可进一步改进丝的排列性。因此，该纺丝装置可生产丝具有很好的排列性的纤维网。因此，有必要快速充分地冷却丝以生产具有小拉伸应力并可被大大拉伸的丝的纤维网。如上所述，满足该要求的最有效方法是由喷雾嘴8喷洒水雾以将水雾引入高速气流中。

为了赋予其拉伸和静电去除特性，在水雾中加入被称为纺丝/拉伸润滑剂的润滑剂可有效地改进纤维网的下一步拉伸，减少纤维，增加纤维网的机械强度和伸长率。从喷雾嘴8中喷出的流体可以不包含水，只要其可以冷却丝11，也可以为冷却空气。

纤维网的拉伸倍数随制造纤维网的丝的聚合物的种类、纺丝装置、纤维网的排列装置、要求的机械强度和纵向及横向方向上的伸长率的不同而不同，不管采用何种类型和装置，都要选择拉伸倍数以达到纤维网的要求的高拉伸性和机械强度。通过比普通的无纺布的拉伸更大幅度地拉伸纤维网，丝可被细化，由此可提供手感和过滤特性得到改进的细但尼尔(denier)的无纺布。

在纤维网上沿拉伸方向作出有规律间距的标记，再利用下列公式即可推出拉伸倍数：

拉伸倍数＝(拉伸后标记间的长度)/(拉伸前标记间的长度)

此处使用的术语“拉伸倍数”并不必然代表在普通的长纤维丝纱的拉伸中每一根丝的拉伸倍数。

在上述的实施例中，该装置仅仅具有一个气流振动机构9。但是，如有必要，该装置可具有多个气流振动机构9，以增加丝11被振动的程度。

下面将描述在本发明中可使用的丝、纺丝装置、拉伸装置和气流振动机构的其它实施例。

<丝>

适合于本发明的丝的聚合物包括：诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯树脂、聚氨酯、氟基塑料或其变性树脂等热塑树脂。另外，可采用适于干法或湿法纺丝装置的树脂，如聚乙烯醇树脂、聚丙烯腈等等。

根据本发明，还可应用本申请人提出的国际申请(国际公开号WO96/17121)中所描述的包含不同类型的聚合物和共轭丝的丝。

可增加纤维网的宽度，同时保持丝的纵向排列。随着纤维网宽度的增加，丝倾斜相交。

本发明的丝为长纤维丝。长纤维丝基本上为平均长度为100mm的长纤维。如果刚纺好的丝的直径为50微米或更大，丝将很硬，不易于充分缠绕。根据本发明，丝的直径为30微米或更小较好，为25微米或更小最好。如果要求机械强度增加的无纺布，那么，被拉伸后的丝的直径应当最好为5微米或更大。通过放大的显微镜照片可测量丝的长度和直径。

<纺丝装置>

作为广义上的纺粘法的熔吹法，已经描述了丝11的纺丝装置。下面将描述采用狭义上的纺粘法的实施例。

图3示出了一个根据狭义上的纺粘法生产无纺布的装置。根据普通的纺粘法，从具有多个纺丝孔的熔吹模21纺出的多根丝22由从喷射器23中喷出的空气24拉伸，并由喷射器23的喷雾嘴23a加速的高速气流导向，堆放在输送机27上。

输送机27由输送辊25驱动将丝22输送到图3的右侧。具有椭圆形横截面的气流振动机构29设置在喷射器23和输送机27之间，处于高速气流流动的区域中。气流振动机构29具有与图1中所示的气流振动机构相同的结构。当气流振动机构29在如图2a-2c中的箭头A所示的方向上转动时，其在丝22由输送机27输送的方向上周期性地改变高速气流的方向。从喷射器23排出的丝22沿方向周期性改变的高速气流流动，并且在纵向方向上自身部分折叠，收集在输送机27上，由输送机27输送。如有必要，接着对纵向排列且收集在输送机27上的丝22进行热压纹处理，生产出产品。

如果本发明的纺丝装置进行狭义上的纺粘法或纺花边法，那么，可能已经进行了丝11的分子定向。根据本发明，即使在这种情况下，可大大改善丝的排列，以生产纵向方向上强度很大的无纺布。

如果丝的分子定向很大，那么，这些丝没有伸长率，拉伸力很大，接着很难大幅度拉伸这些丝。如在日本专利公报No.204767/98中所公开的，为了随后大幅度地拉伸丝，紧接着喷嘴下面冷却丝以减少丝的分子定向是有效的。

一个用于生产狭义上的纺粘无纺布的纺丝装置包含将丝与撞击板碰撞的过程(例如，见日本专利公报No.4026/74和日本专利公报No.24261/93)。该撞击板用于分离和分散丝以减少输送机上的纤维网的各向异性。本发明的气流振动机构用于增加纤维网的各向异性，即在一个方向上很好地排列丝。因此，气流振动机构的目的和效果不同于撞击板。此外，本发明的气流振动机构的称作也不同于撞击板，因为气流振动机构不与丝直接接触，而是在其区域上改变高速气流的方向，并且在很短的时间内改变壁表面的位置。

<拉伸装置>

除了图1中所示的拉伸装置外，可采用各种各样的拉伸装置，用于在纵向方向上拉伸由纺丝装置生产的纤维网。

尽管可以在一个阶段拉伸纤维网，但主要在多个阶段拉伸纤维网。在多阶段拉伸过程中，在第一阶段拉伸纤维网是刚纺丝后的初步拉伸。第二和随后的拉伸阶段被用作主拉伸阶段。根据本发明，在多阶段拉伸过程的第一拉伸状态中适合用邻近拉伸方法。

邻近拉伸方法是这样一种拉伸方法，其中通过两个邻近的辊的表面速度的不同来拉伸纤维网，并且，拉伸距离，即从纤维网开始被拉伸的一点处到纤维网拉伸结束的一点处的距离大大小于纤维网的宽度。根据普通的邻近拉伸方法，拉伸距离为100mm或更小。根据本发明，由于丝自身折叠的长度很大，实验证实邻近拉伸方法是有效的，甚至拉伸距离达到几百毫米。

由于拉伸距离很大，可以增加拉伸辊和挤压辊的直径。结果是，可很容易地设计拉伸装置，可防止纤维网中的丝固定缠绕在辊上。

在邻近拉伸方法中，通常通过加热拉伸辊来产生热，通过热空气或红外线辐射来额外地加热拉伸点。邻近拉伸方法中的热源可以是热水、蒸汽等等。

在多阶段拉伸过程中，可以在第二和随后的拉伸阶段中，不仅可使用邻近拉伸方法，而且可使用用于拉伸原料纤维网(即无纺布的一束纤维或丝)的各种装置。例如，可使用辊拉伸、热水拉伸、蒸汽拉伸、热板拉伸、辊轧拉伸等等。不必要非要求为邻近拉伸方法，因为各个丝已经在第一拉伸阶段中被拉伸的很长。

<气流振动机构>

可采用任何结构的气流振动机构，只要它们可周期性地改变高速气流的方向以在纵向方向上吹拉丝。

下面将描述气流振动机构的各个实施例。

图4a和4b示出了具有可旋转的椭圆形棒的气流振动机构。该气流振动机构具有圆柱体31作为主要的部件。轴32a、32b一体安装在圆柱体31的各个相对端上，与其轴线同轴。轴32a、32b由一个未示出的驱动器可旋转地支撑和转动，从而围绕其自身轴转动圆柱体31。该圆柱体31具有两个一体安装在其圆周壁表面上的凸块33并且其尖端被制成曲面。凸块33横贯圆柱体31径向相对并在圆柱体31的轴向方向上延伸。

当该气流振动机构转动时，圆柱体31的圆周壁表面和凸块33交替地面对高速气流的气流轴线。当圆柱体31的圆周壁表面面对气流轴线时，圆周壁表面和气流轴线之间的距离足够大，不影响高速气流的流动。当气流振动机构进一步转动时，使得一个凸块33开始面对气流轴线，圆周壁表面和气流轴线之间的距离逐步变得越来越小，由于柯恩达效应，高速气流沿凸块33的表面流动。因此，沿高速气流流动的丝被吸向气流振动机构。结果是，丝以与图1中所示的布置的同样的方式周期性地振动。

如图4a和4b中所示，圆柱体31的圆周壁表面中可沿其轴线具有多个喷出空气的孔34。当空气从孔34中喷出时，高速气流的方向可远离气流振动机构改变，从而增加丝被振动的程度。如果空气将从孔34中喷出，一个轴32a包括一个中空轴，空气从轴32a提供给圆柱体31。尽管未示出，凸块33中也可具有孔，可从孔中吸入空气以引入部分高速气流，高速气流容易沿凸块流动。以增加丝被振动的程度。

图5a和5b示出了具有三角形横截面形状的气流振动机构。图5a和5b中所示的气流振动机构具有一个三角柱形状的旋转棒41。转动旋转棒41可改变高速气流的方向。随着旋转棒41的转动，当旋转棒41的边缘41a移向高速气流的气流轴线时，高速气流易于沿边缘41a的壁表面下游流动，当边缘41a远离气流轴线移动时，高速气流不被旋转棒41的壁表面所吸引地流动。当高速气流的方向改变时，丝在纵向方向上振动。

在图5a和图5b中示出了具有三角形横截面形状的气流振动机构。但是，该气流振动机构可以具有规则的多角形横截面形状的旋转棒，比如规则的正方形或五角形横截面形状。这些旋转棒具有如上所述的同样的优点，可以周期性地改变高速气流的气流轴线和气流振动机构的壁表面之间的距离。

图6a和6b示出了具有正方形横截面形状的气流振动机构。图6a和6b中所示的气流振动机构是图5a和5b中所示的气流振动机构的一个变形。图6a和6b中所示的气流振动机构具有一个四角柱形状的旋转棒51。旋转棒51具有各机加工成曲面的边缘51a，使得相邻侧壁表面可平滑地彼此融合。当边缘51a移向或远离高速气流的气流轴线时，高速气流的方向平滑地改变。侧壁表面也可以为曲面以具有与上述同样的优点。

图7示出了通过摆动而不是转动改变高速气流的方向的气流振动机构的侧视图。在图7中，具有面对高速气流的主表面61a的板61的下端支撑在平行于将被生产的无纺布的横向方向延伸的轴上。板61的下端围绕点P进行角度移动。板61在其竖直中点处与连杆63相连，连杆63与旋转件62相连，旋转件62可围绕旋转轴r转动。在偏心点s处，连杆63的一端可摆动地连接到旋转件62，其另一端可摆动地连接到板61的竖直中点q处。

当旋转件62转动时，板61在单点划线位置和双点划线位置之间的角度范围内围绕点p进行角度移动。可选择板61的角度范围，即旋转轴r和偏心点s之间的距离及点p、q之间的距离，这样，当板61的上端离气流轴线最远时，板61的主表面61a基本上平行于气流轴线。因此，当板61处于单点划线位置时，高速气流的方向不改变。当板61的上端移向气流轴线时，倾斜板61的主表面61a，向右改变其方向。因此，当板61进行角度移动时，高速气流的方向周期性地改变。

图8示出了角度移动的气流振动机构，用于改变高速气流的方向。图8中示出的气流振动机构不同于图7中所示的气流振动机构之处在于，板71可围绕其上端的点o摆动移动。图8中所示的气流振动机构的其它细节与图7中所示的气流振动机构的相同，即，板71通过连杆73连接到旋转件72，连杆73在点q处与板71相连，连杆73在偏心点s处与旋转件72相连。板71在单点划线位置和双点划线位置之间的角度范围内围绕点o角度移动。

当板71角度移动时，板71不是拉高速气流，而是推高速气流，从而周期性地改变高速气流的方向。

在图7和8所示的实施例中，每个板61、71包括一个平板。但是，也可以使用曲面板，以便增加高速气流振动的程度，即丝被振动的程度。

在上述的实施例中，该装置仅仅具有一个气流振动机构。但是，该装置可以具有同时操作的多个气流振动机构以增加丝被振动的程度或者控制丝放置在收集装置上的点。

图9示出了生产无纺布的装置，该装置具有平行的气流振动机构，每个气流振动机构具有椭圆形横截面形状。图9中所示的装置包括一个熔吹模81、一对气流振动机构89a、89b、一对冷却箱89和一个输送机87。在图9中省略了拉伸单元。

每个气流振动机构89a、89b包括一个具有椭圆形横截面形状的旋转棒。气流振动机构89a、89b分别具有沿垂直于丝91在输送机87上输送的方向延伸的旋转轴，并且相对于由熔吹模81产生的高速气流的气流轴线彼此对称平行放置。图9中的点划线表示气流轴线。气流振动机构89a、89b具有角度相位彼此错开90度的顶点，并且彼此同步旋转。

冷却箱89设置在气流振动机构89a、89b的下面，各具有一个喷雾嘴88，用于将水雾喷洒进高速气流中以冷却丝91和流动提纯板90。输送机87包括具有吸气箱92的网眼输送机，用于吸收位于收集丝91区域后面的丝91。

从熔吹模81中挤出并由高速气流带动的丝91经过气流振动机构89a、89b之间。此时，由于气流振动机构89a、89b相位彼此相差90度地同步转动，气流振动机构89a、89b交替地拉和推丝91，这是因为如上所述的参考图2a-2c的柯恩达效应。结果是，因为气流振动机构89a、89b提供的柯恩达效应更有效地发生，丝91被振动的程度增加，改善了丝91在纵向方向上的排列性。

在图9所示的实施例中，气流振动机构89a、89b相位彼此错开90度布置。但是，气流振动机构89a、89b不必需相位彼此错开90度布置，只要它们相位彼此错开布置可交替地吸引丝91就可以了。在图9中所示的实施例中，该对气流振动机构89a、89b中的每一个具有椭圆形横截面形状。但是，气流振动机构89a、89b的数目和类型不限，只要它们布置成可增加柯恩达效应便可以了。可以选择如上所述的各种机构并可以将它们彼此组合。

尽管已经描述了一些最佳的可通过旋转改变高速气流方向红通过摆动移动改变高速气流方向的气流振动机构，本发明不限于所示的气流振动机构，可以采用这样的气流振动机构，其具有倾斜于高速气流的气流轴线的壁表面，并且可改变壁表面和高速气流的气流轴线之间的距离，以便产生柯恩达效应。

本发明的无纺布可用作用于电线缠绕带的无纺布、用于包装带丝带的无纺布、浸润了压敏黏合剂的无纺布等等。该无纺布也可以用于增强普通的无纺布、纸等等，具有改良的手感。此外，可以单独使用根据本发明生产的无纺布，或可以层压在纸、无纺布、胶片等等之上，用于增强其纵向方向上的机械强度。

按照本发明生产的纵向拉伸无纺布是光滑的，因此能够用做包装材料，这种包装材料将光滑作为其特征。如在日本专利公报No.36948/91、日本专利公报No.269859/90、日本专利公报No.269860/90和国际申请公报WO96/17121中所公开的，这些专利申请是本发明人以前的发明，按照本发明生产的纵向拉伸无纺布可以用做这些专利申请所公开的垂直交织的叠层无纺布和斜交织的叠层无纺布的原料纤维网。

下面将详细描述本发明的实例。在这些实例中，在下述的条件下生产纵向拉伸无纺布并评价其性能。

发明实例1-1：

在这个实例中，使用与图1中所示装置相同的装置生产纵向拉伸无纺布。该熔吹模具有喷嘴直径为0.38mm、喷嘴间距为1.0mm和纺丝宽度为500mm的纺丝喷嘴。丝由固有黏度为0.57dl/g的聚乙烯对苯二酸制得。在320℃的温度下熔吹模以0.33g/min的排放速率经由喷嘴喷出丝。在400℃的温度下以2000Nl/min的速率喷出高速空气气流使排出的丝变细。从喷雾嘴中喷出水雾冷却丝。

采用图4a和图4b所示类型的气流振动机构，这样就使得该机构与熔吹模的喷嘴延伸部分间隔最小15毫米的距离。测定气流振动机构的旋转速率，转动气流振动机构，使得壁表面的振动次数，或频率是20.0Hz。丝纵向排列收集在输送机上。通过拉伸辊加热收集在输送机上的丝，纵向拉伸5.5倍得到纵向拉伸无纺布。

发明实例1-2：

除了改变气流振动机构的旋转速率之外，在与发明实例1-1相同的条件下，使用与发明实例1-1相同的装置生产纵向拉伸无纺布。选择气流振动机构的旋转速率，使得壁表面的振动次数，或频率是11.7Hz。

发明实例1-3：

除了改变气流振动机构的旋转速率之外，在与发明实例1-1相同的条件下，使用与发明实例1-1相同的装置生产纵向拉伸无纺布。选择气流振动机构的旋转速率，使得气流振动机构壁表面的振动次数，或频率是53.3Hz。

发明实例1-4：

除了气流振动机构的旋转方向与发明实例1-1的方向相反之外，在与发明实例1-1相同的条件下，使用与发明实例1-1相同的装置生产纵向拉-伸无纺布。

发明实例1-5：

除了壁表面的振动次数，或频率是25.0Hz之外，在与发明实例1-1相同的条件下，使用与图9中相同的装置生产纵向拉伸无纺布。

对比实例1-1：

在发明实例1-1中不使用气流振动机构，丝收集在输送机上。被收集的丝被纵向拉伸成纵向拉伸无纺布。在这个实例中，既然丝不能被拉伸5.5倍，无纺布按照所获得的最大拉伸倍数评价其性能。

对比实例1-2：

在发明实例1-1中，当丝收集在输送机上时，丝没有被喷雾嘴冷却，被收集的丝被纵向拉伸成纵向拉伸无纺布。在这个实例中，既然丝不能被拉伸5.5倍，无纺布按照所获得的最大拉伸倍数评价其性能。

发明实例2-1：

使用与图3中所示装置相同的装置生产纵向拉伸无纺布。该纺粘模具有喷嘴直径为0.3mm的纺丝喷嘴，喷出固有黏度为0.63dl/g的熔融的聚乙烯对苯二酸树脂作为多根丝，模具温度为330℃。喷出的丝在喷射器喷出的空气的引导下被拉成直径减小的丝。直径减小的丝在气流振动机构的作用下在纵向方向上震动，并且在纵向方向上排列，收集在输送机上。采用图4a和图4b所示类型的气流振动机构，转动气流振动机构，使得壁表面的振动次数，或频率是26.6Hz。收集在输送机上的丝被纵向拉伸5.5倍得到纵向拉伸无纺布。

对比实例2-1：

在发明实例2-1中不使用气流振动机构，丝收集在输送机上。被收集的丝被纵向拉伸成纵向拉伸无纺布。在这个实例中，既然丝不能被拉伸5.5倍，无纺布按照所获得的最大拉伸倍数评价其性能。

下面的表1列出了按照上述发明实例和对比实例所得样品的性能数据。

表1

	树脂材料	纺丝方法	频率(Hz)	丝振动的程度(mm)	拉伸倍数	断裂强度(mN/tex)	伸长率(％)
								发明实例1-1	PET(1)	改进的MB	20.0	320	5.5	204.9	8
发明实例1-2	同上	改进的MB	11.7	180	5.5	190.7	8
								发明实例1-3	同上	改进的MB	53.3	130	5.5	185.4	7
发明实例1-4	同上	改进的MB	25.0	400	5.5	249.0	7
								对比实例1-1	同上	改进的MB	-	65	3.0	96.2	3
对比实例1-2	同上	改进的MB	20.0	280	5.0	135.1	6
								发明实例2-1	PET(2)	改进的SB	26.7	220	4.5	278.1	17
对比实例2-1	同上	改进的SB	-	40	2.5	160.7	9
								对比实例3	PET	商用SB	-	-	-	63.6	23
对比实例4	PP	商用SB	-	-	-	17.7	18

注示PET(1)：聚乙烯对苯二酸，η＝0.57dl/g

    PET(2)：聚乙烯对苯二酸，η＝0.63dl/g

    PP：聚丙烯，SB：纺粘，MB：熔吹

用作参考，表1还给出了纺粘无纺布(对比实例3)和熔吹无纺布(对比实例4)的性能数据，这两种无纺布都是纵向拉伸5.5倍的商品无纺布。这些性能数据仅是按照JIS(日本工业标准)L1096进行长纤维无纺布纵向方向上测试的结果。按照JIS，断裂强度是每5厘米的断裂负载。在表1中既然无纺布样品有不同的重量，无纺布的重量被换算成tex(每1000米丝的质量)，断裂强度表示成每tex的机械强度(mN/tex)。在拉伸、分离丝和实际测量丝的振动程度之前通过对无纺布进行采样决定丝的振动程度。然而对于对比实例3和对比实例4，不能够测量丝的振动程度，因为丝被通过热压粘合而粘在一起。

虽然采用具体的术语描述了本发明的最佳实施例，这些描述仅用于举例说明，应该理解，可以不偏离随附的权利要求的精神或范围的情况下做出变化和修改。

Claims (17)

1、一种用于生产纵向排列无纺布的装置，其包括：

用于从喷嘴中挤出多根丝的纺丝机构；

用于产生高速气流以输送从所述喷嘴中挤出的丝从而使丝变细的高速气流产生机构；

用于收集和运送被所述高速气流变细的丝的输送机；以及

至少一个在所述输送机的机加工方向上周期性地改变所述高速气流的方向的气流振动机构，

其中所述气流振动机构具有一个设置在所述高速气流流动区域中的壁表面，相对于所述高速气流方向的所述壁表面的方向和所述壁表面离开所述高速气流方向的距离中的至少一个是变化的，而且所述高速气流产生机构从所述气流振动机构的上游喷射气流作为高速空气气流。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气流振动机构包括多个气流振动机构。

3、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多个气流振动机构包括两个相对于所述高速气流的气流轴线对称地设置的气流振动机构。

4、按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述两个气流振动机构被布置成可根据柯恩达效应交替地吸引丝。

5、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高速气流的气流轴线与所述壁表面相互间隔开的最小距离至多为25毫米。

6、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气流振动机构包括一个可围绕平行于将被生产的无纺布的横向方向的轴转动的旋转棒，所述旋转棒具有一个在圆周方向上离开所述轴的距离周期性地变化的圆周表面。

7、按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述旋转棒具有椭圆形横截面。

8、按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述旋转棒包括一个圆柱体，该圆柱体具有一对安装在所述圆柱体的圆周表面上的凸块，所述凸块横贯所述轴彼此径向相对，所述凸块沿所述轴延伸。

9、按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述圆柱体在不是所述凸块的所述圆周表面的部分中具有多个喷出空气的孔。

10、按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述旋转棒包括一个规则的多角柱。

11、按照权利要求10所述的装置，其特征在于，所述规则的多角柱的圆周表面具有曲面的边缘。

12、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气流振动机构包括一个具有面对所述高速气流的主表面的板，并且可围绕平行于将被生产的无纺布的横向方向的轴线摆动。

13、按照权利要求12所述的装置，其特征在于，所述板可围绕其下端摆动。

14、按照权利要求12所述的装置，其特征在于，所述板可围绕其上端摆动。

15、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气流振动机构具有一个相对于所述高速气流的方向倾斜的壁表面，所述壁表面和所述高速气流的气流轴线之间的距离是变化的。

16、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：用于冷却所述高速气流或所述丝的冷却装置。

17、按照权利要求1-16中的任一项所述的装置，进一步包括用于纵向拉伸通过所述输送机运送的丝的装置。

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