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WO2002034990A1 - Installation de production d'une nappe non tissee a diffuseur et a separation des filaments par voie electrostatique - Google Patents

Installation de production d'une nappe non tissee a diffuseur et a separation des filaments par voie electrostatique Download PDF

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WO2002034990A1
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filaments
curtain
separation
passage
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Laurent Schmit
Rosario Maggio
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Rieter Perfojet
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Definitions

  • the present invention relates to installations for producing a nonwoven web commonly known by the generic name of "spunbond” and which is formed by continuous synthetic filaments.
  • the generator of a curtain of filaments most often comprises an extruder intended to extrude a molten organic polymer in a die pierced with multiple holes so as to form a curtain of filaments and below the die a device for cooling the curtain filaments.
  • the curtain filament stretching device generally has opposite side walls and opposite end walls defining an oblong inlet slot for receiving the filaments as well as an oblong outlet slot from which the filaments exit.
  • a slit-shaped passage extends between the inlet and the outlet and the filaments pass there by being stretched by the introduction of an air current in the slit-shaped passage which is sufficient to stretch the filaments .
  • Below this device with a stretch for the filaments of the curtain is the diffuser which is intended to widen the curtain which enters it. As the diffuser diverges or is flared downwards, the curtain which passes there widens as it falls. The sheet which thus forms on the receiving conveyor located below the diffuser is thus more homogeneous.
  • the invention aims to further improve the homogeneity of the sheet, which also results in an improvement in appearance and mechanical strength, while guaranteeing the safety of operators.
  • a device for electrostatic separation of the filaments from each other this separation device being mounted higher than the bottom of the passage defined in the diffuser and lower than the top of the slit device.
  • This electrostatic separation device is notably mounted at the top of the diffuser, for example in the tallest three quarters and, preferably, in the tallest quarter. It can also be mounted at the bottom of the stretching slit device.
  • the supply voltage of the electrostatic separation device can be kept at a relatively low value, for example between 10 and 40 V, for which the filaments are not not pushed against the opposite wall, which avoids the formation of electric arcs which would produce serious defects in the sheet.
  • the installation's electricity consumption remains low.
  • the diffuser is at a distance from the stretching slit device, in particular at a distance of 3 to 20 mm with a preference of 5 to 13 mm.
  • This distance makes it possible to have a lateral air inlet on each side of the diffuser by venturi effect, the air ejected from the stretching slot at high speed (about 50 to 60 meters per second) generating a strong suction at the entrance to the diffuser.
  • the amount of air sucked in by venturi effect is a function of the speed of the air ejected through the stretching slot as well as the distance separating the stretching slot from the diffuser.
  • the width of the top of the diffuser passage is advantageous for the width of the top of the diffuser passage to be very slightly greater, for example, from 2 to 5 mm than that of the stretching slot which makes it face, so as to avoid that part of the filaments come out of the stretching slot touch the walls of the diffuser, which would cause the appearance of numerous defects. Good results have been obtained for a width of the stretching slot of between 5 and 15 mm and correspondingly a width of the top of the passage of the diffuser of between 7 and 20 mm.
  • At least one lateral opening and up to five lateral openings on one of the walls or on the two walls of the diffuser are provided at least one lateral opening and up to five lateral openings on one of the walls or on the two walls of the diffuser.
  • These openings which extend over the entire length of the fuser and which open to the outside make it possible to balance the static pressure which is established in the diffuser, which avoids the detachments of the air veins on the walls.
  • These openings can have widths of 3 to 10 mm.
  • the diffuser consists of two divergent plates, the angle between the two plates being between 3 ° and 30 ° and preferably between 3 and 10 ° and being able to be adjusted so as to optimize the slowing down of the air in the diffuser and the speed of the air ejected from the diffuser before the filaments are deposited on the conveyor.
  • This allows the speed to be adjusted according to the characteristics of the product produced, the grammage, the titer of the filaments and the like. Good results have been obtained with a diffuser of a length between 100 and 600 mm while the distance between the bottom of the diffuser and the conveyor is between 50 and 500 mm.
  • the electrostatic separation device comprises needles which, preferably, are set back from the passage defined in the diffuser, for example by about one mm relative to the surface of the wall, so as to prevent filaments from coming agglomerate with the needles during the start-up phase of the installation.
  • FIG. 1 is a perspective view of an installation according to the invention
  • FIG. 2 is a sectional view of the diffuser and
  • FIG 3 is a sectional view on a larger scale of the upper part of the diffuser of Figure 2.
  • the installation comprises an extruder 1 fed with synthetic polymer and a die 2 for forming a curtain of filaments 3.
  • the die is consisting of a plate comprising a multitude of holes having a diameter which depends on the extruded filaments. These holes are distributed over a plurality of parallel rows. There are for example 18 rows on a die width of 140 mm.
  • the outlet that is to say just below the die 2, is arranged a cooling assembly 4 making it possible to lower the temperature of the filaments and composed of a plurality of successive zones 4a, 4b, 4c which allows the filament curtain 3 to be subjected to fluxes the speed and temperature of which can be adjusted.
  • the length of this cooling zone can be of the order of 1200 mm.
  • a conventional slot 5 stretching device 5 Downstream and therefore below this cooling assembly 4 is arranged a conventional slot 5 stretching device 5. It is composed of two walls defining between them a passage in the form of a slot F, inside of which air is injected under pressure, for example under 0.5 bar. This slit stretching device allows the curtain of filaments to be drawn in and entrained by air streams at high speeds, which stretches the filaments.
  • a device for electrostatic separation of the filaments as shown in FIG. 3.
  • This device essentially comprises two plates 8 and 9 facing each other , in one of which is provided a housing for receiving a bar 10 of an electrically conductive material, bar from which come, in the direction of the wall 8, needles 11 which nevertheless do not protrude from the inner face 12 of the wall 9.
  • the wall 8 and at the top of the diffuser and the bar 10 are connected to a current generator 13, so that an electric field is established between the needles 11 and the wall 8.
  • a diffuser 6 In below the device 5 with stretching slot is mounted a diffuser 6.
  • This diffuser 6 shown in particular in Figure 2 has two walls 14, 15 forming an angle of 5 ° between them and each provided with three openings 16 extending over any the l ength.
  • the diffuser 6 is located 10 mm from the bottom of the stretching device 5 and the width d of the stretching slot is just less than the width D of the top of the passage defined by the diffuser 6.
  • the electrostatic device 17 In the wall 15 of the diffuser 6 is mounted the electrostatic device 17 of the same type as the device 10, 11, 13 shown in FIG. 3.
  • the electrostatic separator is located at the bottom of the stretch slot device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Cette installation de production d'une nappe non tissée comprend un diffuseur (6) définissant pour les filaments étirés un passage de section divergent et un convoyeur (7) de réception des filaments sortant du diffuseur. Grâce à un dispositif de séparation par voie électrostatique des filaments les uns des autres monté plus haut que le bas du passage on améliore l'uniformité de la nappe.

Description

Installation de production d'une nappe non tissée à diffuseur et à séparation des filaments par voie électrostatique .
La présente invention se rapporte aux installations de production d'une nappe non tissée désignée couramment sous le nom générique de "spunbond" et qui est formée par des filaments synthétiques continus.
On connaît déjà une installation de production d'une nappe non tissée qui comprend successivement de haut en bas un générateur d'un rideau de filaments, un dispositif à fente d'étirage des filaments du rideau, un diffuseur définissant pour les filaments étirés un passage de section, suivant l'épaisseur du rideau, jamais décroissante et, au moins une fois, croissante et un convoyeur de réception des filaments sortant du diffuseur.
Dans une installation de ce genre, dans laquelle l'étirage est réalisé par une fente continue sur toute la largeur de production, la charge électrostatique des filaments avant l'unité d'étirage, comme on le propose au TJS-Α-3.325.906 pour une machine à dispositif d'étirage dit par "guns", provoquerait le collage des filaments sur les parois de l'unité d'étirage. De plus, un dispositif électrostatique placé en entrée d'étirage représenterait un réel danger pour les opérateurs amenés à intervenir pendant la production dans cette zone située entre la sortie de la filière et la zone d'étirage. Pour pallier ces risques pour la sécurité des personnes, il faudrait condamner l'accès des opérateurs à cette zone pendant la production, ce qui constituerait un inconvénient supplémentaire.
Le générateur d'un rideau de filaments comporte le plus souvent une extrudeuse destinée à extruder un polymère organique fondu dans une filière percée de multiple trous de manière à former un rideau de filaments et en-dessous de la filière un dispositif de refroidissement du rideau de filaments. Le dispositif à fente d'étirage des filaments du rideau comporte généralement des parois latérales opposées et des parois d'extrémité opposées définissant une fente d'entrée oblongue de réception des filaments ainsi qu'une fente oblongue de sortie de laquelle les filaments sortent. Un passage en forme de fente s'étend entre l'entrée et la sortie et les filaments y passent en étant étirés grâce à l'introduction d'un courant d'air dans le passage en forme de fente qui est suffisant pour étirer les filaments. En dessous de ce dispositif à fente d'étirage des filaments du rideau se trouve le diffuseur qui est destiné à élargir le rideau qui y entre. Comme le diffuseur diverge ou est évasé vers le bas, le rideau qui y passe s'élargit au fur et à mesure qu'il tombe. La nappe qui se forme ainsi sur le convoyeur de réception se trouvant en dessous du diffuseur est ainsi plus homogène.
L'invention vise à améliorer encore l'homogénéité de la nappe, ce qui se traduit également par une amélioration de l'aspect et de la résistance mécanique , tout en garantissant la sécurité des opérateurs.
Suivant l'invention, il est prévu un dispositif de séparation par voie électrostatique des filaments les uns des autres, ce dispositif de séparation étant monté plus haut que le bas du passage défini dans le diffuseur et plus bas que le haut du dispositif à fente. Ce dispositif de séparation par voie électrostatique est notamment monté en haut du diffuseur, par exemple dans les trois quarts les plus hauts et, de préférence, dans le quart le plus haut. Il peut être aussi monté au bas du dispositif à fente d'étirage.
En soumettant les filaments du rideau à l'action du dispositif électrostatique qui a pour effet de créer une répulsion mutuelle des filaments du rideau quelle que soit leur position dans le rideau, juste avant ou au début du diffuseur évasé, on combine l'effet d'élargissement du rideau par la forme évasée du diffuseur qui se manifeste essentiellement sur les faces du rideau et 1 ' effet électrostatique qui se manifeste aussi au coeur du rideau, sans pour autant que l'action électrostatique sur les filaments sur les faces du rideau n'ait tendance à mettre les filaments trop en contact avec les parois du diffuseur, puisque celui-ci justement s'évase. En outre, en agissant par le dispositif de séparation par voie électrostatique sur les filaments alors qu'ils sont encore bien réunis, soit à la sortie du dispositif à fente d'étirage soit au début du diffuseur, on peut maintenir la tension d'alimentation du dispositif de séparation par voie électrostatique à une valeur relativement basse par exemple comprise entre 10 et 40 V, pour laquelle les filaments ne sont pas repoussés contre la paroi opposée, ce qui évite la formation d'arcs électriques qui produiraient de graves défauts dans la nappe. La consommation d'électricité de l'installation reste petite . De préférence, le diffuseur est à distance du dispositif à fente d'étirage, notamment à une distance de 3 à 20 mm avec une préférence de 5 à 13 mm. Cette distance permet d'avoir une entrée d'air latérale de chaque côté du diffuseur par effet venturi , l'air éjecté de la fente d'étirage à grande vitesse (environ 50 à 60 mètres à la seconde) engendrant une forte aspiration à l'entrée du diffuseur. La quantité d'air aspirée par effet venturi est fonction de la vitesse de l'air éjecté par la fente d'étirage ainsi que de la distance séparant la fente d'étirage du diffuseur.
Lorsque le dispositif de séparation par voie électrostatique est situé dans le haut du diffuseur, il est avantageux que la largeur du haut du passage du diffuseur soit très légèrement supérieure par exemple de 2 à 5 mm à celle de la fente d'étirage qui lui fait face, de façon à éviter qu'une partie des filaments sortent de la fente d'étirage touchent les parois du diffuseur, ce qui entraînerait l'apparition de nombreux défauts. On a obtenu de bons résultats pour une largeur de la fente d'étirage comprise entre 5 et 15 mm et de manière correspondante une largeur du haut du passage du diffuseur comprise entre 7 et 20 mm.
De préférence, il est prévu au moins une ouverture latérale et jusqu'à cinq ouvertures latérales sur l'une des parois ou sur les deux parois du diffuseur. Ces ouvertures qui s ' étendent sur toute la longueur du di fuseur et qui débouchent à l'extérieur permettent d'équilibrer la pression statique qui s'établit dans le diffuseur, ce qui évite les décollements des veines d'air sur les parois. Ces ouvertures peuvent avoir des largeurs de 3 à 10 mm.
Suivant un mode de réalisation, le diffuseur est constitué de deux plaques divergentes, l'angle entre les deux plaques étant compris entre 3° et 30° et de préférence entre 3 et 10° et pouvant être réglé de manière à optimiser le ralentissement de l'air dans le diffuseur et la vitesse de l'air éjecté du diffuseur avant la dépose des filaments sur le convoyeur. Cela permet d'ajuster la vitesse en fonction des caractéristiques du produit fabriqué, du grammage, du titre des filaments et autres. On a obtenu de bons résultats avec un diffuseur d'une longueur comprise entre 100 et 600 mm alors que la distance entre le bas du diffuseur et le convoyeur est comprise entre 50 et 500 mm. Le dispositif de séparation électrostatique comporte des aiguilles qui, de préférence, sont en retrait du passage défini dans le diffuseur, par exemple d'un mm environ par rapport à la surface de la paroi, de façon à empêcher que des filaments ne viennent s'agglomérer aux aiguilles pendant la phase de démarrage de l'installation.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d' exemple :
La figure 1 est une vue en perspective d'une installation suivant l'invention, La figure 2 est une vue en coupe du diffuseur et,
La figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle de la partie supérieure du diffuseur de la figure 2. L'installation comprend une extrudeuse 1 alimentée en polymère synthétique et une filière 2 permettant de former un rideau de filaments 3. La filière est constituée d'une plaque comprenant une multitude de trous ayant un diamètre qui dépend des filaments extrudés . Ces trous sont répartis sur une pluralité de rangées parallèles. Il y a par exemple 18 rangées sur une largeur de filière de 140 mm. Δ la sortie, c'est-à-dire juste en dessous de la filière 2, est disposé un ensemble de refroidissement 4 permettant d'abaisser la température des filaments et composés d'une pluralité de zones successives 4a, 4b, 4c ce qui permet de soumettre le rideau de filaments 3 à des flux d'air dont la vitesse et la température peuvent être réglées . La longueur de cette zone de refroidissement peut être de l'ordre de 1200 mm.
En aval et donc en dessous de cet ensemble 4 de refroidissements est disposé un dispositif 5 d'étirage à fente F classique. Il est composé de deux parois définissant entre elles un passage en forme de fente F, à l'intérieur de laquelle est injecté de l'air sous pression par exemple sous 0,5 bar. Ce dispositif d'étirage à fente permet d'aspirer le rideau de filaments et de l'entraîner par des veines d'air à grandes vitesses, ce qui étire les filaments.
Dans un mode préféré de réalisation, il est prévu après le dispositif 5 à fente d'étirage un dispositif de séparation par voie électrostatique des filaments tel qu'il est représenté à la figure 3. Ce dispositif comprend essentiellement deux plaques 8 et 9 en regard, dans l'une desquelles est ménagée un logement de réception d'une barre 10 en un matériau conducteur de l'électricité, barre de laquelle sont issues, en direction de la paroi 8, des aiguilles 11 qui néanmoins ne font pas saillie de la face 12 intérieure de la paroi 9. La paroi 8 et au sommet du diffuseur et la barre 10 sont reliées à un générateur 13 de courant, en sorte qu'il s'établit un champ électrique entre les aiguilles 11 et la paroi 8. En dessous du dispositif 5 à fente d'étirage est monté un diffuseur 6. Ce diffuseur 6 représenté notamment à la figure 2 comporte deux parois 14, 15 faisant entre elles un angle de 5° et munie chacune de trois ouvertures 16 s ' étendant sur toute la longueur. Le diffuseur 6 est situé à 10 mm du bas du dispositif 5 d'étirage et la largeur d de la fente d'étirage est juste inférieure à la largeur D du haut du passage défini par le diffuseur 6. Dans la paroi 15 du diffuseur 6 est monté le dispositif 17 électrostatique du même type que le dispositif 10, 11, 13 représenté à la figure 3.
En dessous du diffuseur 6 se trouve un convoyeur 7 classique . Dans une variante, le séparateur par voie électrostatique est situé au bas du dispositif à fente d ' étirage .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Installation de production d'une nappe non tissée comprenant, de haut en bas, un générateur (l, 2, 4) d'un rideau de filaments (3) , un dispositif (5) à Eente d'étirage des filaments du rideau, un diffuseur (6) définissant pour les filaments étirés un passage de section, suivant la largeur du rideau, jamais décroissante et, au moins une fois, croissante et destiné à élargir le rideau entrant dans le passage et un convoyeur (7) de réception des filaments sortant du diffuseur (6) , caractérisée par un dispositif (17) de séparation par voie électrostatique des filaments les uns des autres monté plus haut que le bas du passage et plus bas que le haut du dispositif à fente .
2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif (17) de séparation est monté au bas du dispositif (5) à fente d'étirage.
3. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif (17) de séparation est monté en haut du diffuseur (6) .
4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif (17) de séparation est monté dans les trois quarts les plus hauts du diffuseur (6) et de préférence dans le quart le plus haut.
5. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diffuseur (6) est monté à distance du dispositif (5) à fente d'étirage de préférence à une distance de 3 à 20 mm.
6. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diffuseur (6) comporte des ouvertures (16) latérales s ' étendant sur toute la longueur .
7. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur (d) de la fente d'étirage est plus petite que la largeur (D) du passage au haut du diffuseur.
8. Installation suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que le dispositif de séparation comporte des aiguilles (il) qui sont en retrait du passage défini dans le diffuseur (6) .
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