專利名稱：纖維集料形成方法、通過(guò)所述方法形成的纖維集料以及纖維集料形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由包括纖維的纖維材料形成的纖維集料，特別涉及較低密度和較厚的纖維集料。本發(fā)明還涉及用于形成該纖維集料的熱熔方法和用于形成該纖維集料的裝置。
廣泛使用的用于形成纖維集料的普通方法通?？梢苑譃閮深愥槾填惡蜔崛垲?。在某些情況下，針刺方法和熱熔方法是獨(dú)立使用的，而在另一些情況下，這兩種方法可以結(jié)合使用。
下面，將簡(jiǎn)要說(shuō)明兩類纖維集料的形成方法。
(1)針刺方法這是一種通過(guò)纏繞纖維而連續(xù)形成一片纖維集料的方法；通過(guò)使用針刺機(jī)往復(fù)穿過(guò)多層纖維材料，針刺機(jī)使用一種稱為制氈針的針。
(2)熱熔方法這是一種通過(guò)熱熔粘結(jié)纖維而形成纖維集料的方法；對(duì)包括具有不同熔點(diǎn)的多種纖維的多層纖維材料施加預(yù)定熱量，使低熔點(diǎn)的纖維(粘結(jié)材料)熔化并在具有高熔點(diǎn)的纖維的相交處粘結(jié)具有高熔點(diǎn)的纖維(結(jié)構(gòu)材料)。換句話說(shuō)，根據(jù)該熱熔方法，具有高熔點(diǎn)的纖維起結(jié)構(gòu)材料的作用，而具有低熔點(diǎn)的纖維起粘結(jié)劑的作用。至于典型的熱熔方法，有一種稱為熱空氣輸送機(jī)加熱室方法，其中將多層纖維材料連續(xù)喂送進(jìn)熱空氣輸送機(jī)加熱室以形成連續(xù)形的纖維集料；有一種稱為模制方法或分批方法，其中將多層纖維材料塞預(yù)定尺寸的模具中并加熱以形成具有預(yù)定尺寸(大小和形狀)的塊狀纖維集料。
下面將詳細(xì)說(shuō)明這兩種方法。(2-a)熱空氣輸送機(jī)加熱室方法圖12是用于熱熔纖維集料形成方法的普通熱空氣輸送機(jī)加熱室的剖面圖。由圖12所示，該熱空氣輸送機(jī)加熱室500具有一對(duì)網(wǎng)眼帶510和520，以彼此垂直相對(duì)的方式設(shè)置這對(duì)網(wǎng)眼帶，使兩帶之間具有預(yù)定間隙，以便在圖中的向左方向移動(dòng)多層纖維材料600，同時(shí)由上側(cè)和下側(cè)(在纖維堆置的方向)壓制多層纖維材料600,而由圖中的上右方向喂送多層纖維材料600。多層纖維材料600實(shí)際上是外皮纖維的纖維網(wǎng)層。采用梳理機(jī)(未示)、交叉鋪網(wǎng)非制造物機(jī)或類似機(jī)器生產(chǎn)各個(gè)纖維網(wǎng)，各個(gè)纖維網(wǎng)中的纖維大致呈平行鋪放。根據(jù)用途設(shè)定每單位面積多層纖維材料600的重量。此外，多層纖維材料600包括具有不同熔點(diǎn)的多種類型纖維兩網(wǎng)眼帶510和520之間的距離大約等于最終制品或連續(xù)纖維集料650的厚度，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。喂送進(jìn)熱空氣輸送機(jī)加熱室500的連續(xù)多層纖維材料600的厚度H大于兩網(wǎng)眼帶510和520之間的間隙h。連續(xù)多層纖維材料600在喂送進(jìn)熱空氣輸送機(jī)加熱室500后立即被網(wǎng)眼帶510和520壓制到厚度h，并且在保持于壓制狀態(tài)時(shí)通過(guò)熱熔形成連續(xù)纖維集料650。
為了通過(guò)熱熔將連續(xù)多層纖維材料600制成連續(xù)纖維集料650，用于吹送空氣的空氣輸送室530和用于抽吸從空氣輸送室530中吹出的熱空氣的空氣吸收室540設(shè)置在熱空氣輸送機(jī)加熱室500中。空氣輸送室530具有供氣孔531和多個(gè)孔眼，并且位于熱空氣輸送機(jī)加熱室內(nèi)的多層纖維材料600的通道上方。熱空氣通過(guò)供氣孔531吹入吹入空氣輸送室530，并且通過(guò)多個(gè)孔眼532由空氣輸送室530中吹出以吹到纖維材料600上?？諝馕帐?40設(shè)置在多層纖維材料600的下方，并且具有多個(gè)孔眼542和多個(gè)吸氣孔541。如上所述，當(dāng)熱空氣由空氣輸送室530吹到多層纖維材料600上時(shí)，其穿過(guò)多層纖維材料600，該熱空氣通過(guò)多個(gè)孔眼542被吸入空氣吸收室540，并通過(guò)多個(gè)吸氣孔541排出。
連續(xù)多層纖維材料600在進(jìn)入熱空氣輸送機(jī)加熱室500時(shí)由空氣輸送室530吹出的熱空氣加熱，一直加熱到其溫度上升到一預(yù)定值如上所述，連續(xù)多層纖維材料600是具有不同熔點(diǎn)的多種類型連續(xù)層。因此，可以通過(guò)將熱空氣的溫度設(shè)定在高于具有較低熔點(diǎn)的纖維熔點(diǎn)溫度并低于具有較高熔點(diǎn)的纖維熔點(diǎn)溫度來(lái)使具有相對(duì)較低熔點(diǎn)的纖維熔化，使得在具有較高熔點(diǎn)纖維的相交處使其相互粘結(jié)，具有較低熔點(diǎn)的熔化纖維起粘結(jié)劑的作用，以制成具有預(yù)定厚度的連續(xù)纖維集料650。(2-b)基于壓制的方法圖13是顯示一種形成纖維集料的普通方法的視圖。多層纖維材料塊610在材料方面與在熱空氣輸送機(jī)加熱室方法中使用的連續(xù)多層纖維材料600是相同的，只是形狀為塊狀而已。此外，特別是如圖13(a)所示，多層纖維材料塊610包括幾層纖維其中的纖維在一定方向a大致呈平行排列，并且在垂直于每層中纖維排成一行的該方向的方向b上進(jìn)行疊放。多層纖維材料塊610放置在鋁制模具700中，并且覆蓋有如圖13(b)和(c)所示的蓋710。在此階段，在模具中，只在疊放方向b上對(duì)在模具700中的多層纖維材料塊610進(jìn)行壓制。接著，通過(guò)加熱模具700直到滿足上述條件，從而獲得纖維集料塊。
但是，上述形成纖維集料塊的方法本身將在下面說(shuō)明的問(wèn)題。
(1)針刺法針刺法由于采用制氈針而實(shí)際上會(huì)引起纖維纏結(jié)。因此由針刺法制成的纖維集料硬、薄、并且松密度高。換句話說(shuō)，采用針刺法難于制成具有較低松密度的柔軟而且厚的纖維集料。(2a)基于熱空氣輸送機(jī)加熱室的方法在熱空氣輸送機(jī)加熱室方法中，熱空氣從上方吹到多層纖維材料上，因而，在上側(cè)層中的纖維在下側(cè)層中的纖維之前變軟。結(jié)果，上側(cè)層中的纖維被來(lái)自上方的熱空氣的壓力以及該纖維層的自重壓扁，造成上側(cè)層的松密度高于下側(cè)層的松密度。換句話說(shuō)，采用基于熱空氣輸送機(jī)加熱室的方法難于生產(chǎn)密度均勻的纖維集料。解決該問(wèn)題的一種辦法是降低熱空氣速度。但是，降低熱空氣速度則不能使熱空氣穿過(guò)多層纖維集料，從而帶來(lái)不能實(shí)際加熱多層纖維集料下部的問(wèn)題。
因此，與采用針刺法生產(chǎn)該材料一樣，采用基于熱空氣輸送機(jī)加熱室的方法業(yè)也難于生產(chǎn)具有較低和均勻松密度的柔軟而厚的纖維集料，與前一種方法一樣，后一種方法也易于制成具有較高松密度的硬纖維集料片。此外，在通過(guò)網(wǎng)眼輸送機(jī)保持在壓制狀態(tài)時(shí)將層狀纖維材料加熱，因此帶來(lái)網(wǎng)眼輸送機(jī)的圖案(隆起和凹下)會(huì)印在多層纖維材料的表面層上的問(wèn)題。(2b)基于模具的方法參照?qǐng)D14，現(xiàn)在說(shuō)明與采用模具形成纖維集料的方法有關(guān)的問(wèn)題。圖14是用于顯示在采用模具生產(chǎn)纖維集料中的生產(chǎn)模具內(nèi)部狀態(tài)的視圖。
當(dāng)多層纖維材料塊610疊放在模具700中并用蓋710密封模具700后而開始加熱模具700時(shí)，多層纖維材料塊610開始由其邊緣在重力方向上被逐漸壓扁。當(dāng)在多層纖維材料塊610中的多種纖維的熔點(diǎn)差別很大時(shí)，這一現(xiàn)象不明顯，例如當(dāng)一類纖維是由聚丙烯形成的而另一類纖維是由聚丙烯-對(duì)苯二甲酸酯形成的時(shí)。但是，如果兩類纖維由烯材料中選擇時(shí)，該現(xiàn)象變得很明顯這是由于在這種情況下兩肋纖維之間的熔點(diǎn)稍有不同，因此，由模具700傳遞的熱效應(yīng)首先作用在多層纖維材料塊610的邊緣部分。
對(duì)模具700繼續(xù)加熱，熱量一直傳遞到多層纖維材料塊610的中部，將與多層纖維材料塊610下表面相鄰的整塊壓扁，如圖14(b)所示。當(dāng)多層纖維材料塊610處于這種狀態(tài)時(shí)，多層纖維材料塊610的松密度在重力方向是不一致的；多層纖維材料塊610上部的松密度低于多層纖維材料塊610下部的松密度，這是因?yàn)槎鄬永w維材料塊610的下側(cè)受多層纖維材料塊610本身重量的影響更大。換句話說(shuō)，在多層纖維材料塊610中同時(shí)產(chǎn)生高松密度區(qū)域610a和低松密度區(qū)域610b；形成了不良的松密度梯度。
如上所述，在使用基于普通模具方法的情況下，發(fā)生松密度梯度，因此易于形成較硬的并且松密度高的纖維集料塊，如由基于普通熱空氣輸送機(jī)加熱室的方法形成的纖維集料塊，但是難于生產(chǎn)具有均勻的低松密度的柔軟而且厚的纖維集料塊。
此外，穿過(guò)模具700內(nèi)表面的部分，纖維通過(guò)其進(jìn)行接觸，熔化纖維(具有較低熔點(diǎn)的并且作為粘結(jié)劑的纖維)平散開來(lái)。結(jié)果，孔隙度小于多層纖維材料塊610內(nèi)部的多孔表層以沿模具700內(nèi)表面包纏多層纖維材料塊610的方式形成。根據(jù)纖維集料的用途，不希望有這種表層，因此有必要采用去除這樣的表層的過(guò)程，問(wèn)題在于相對(duì)于原材料來(lái)說(shuō)，去除該表層降低了產(chǎn)量。
本發(fā)明的首要目的是提供一種能形成具有低而均勻的松密度的較厚纖維集料的方法和裝置，特別是一種即使當(dāng)用于形成纖維集料的多層纖維材料中的纖維具有相同特性、熔點(diǎn)沒(méi)有很大區(qū)別和/或熔點(diǎn)相對(duì)較低時(shí)也能形成纖維集料的方法和裝置。
一種根據(jù)本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)上述目的的纖維集料形成方法是一種熱處理纖維集料以形成纖維集料的方法，包括加熱步驟，其中由纖維塊下部向上吹送熱氣以便熔化纖維材料中預(yù)定組的每一纖維的至少一部分，同時(shí)保持纖維材料浮起并在與吹送熱氣之前相同的狀態(tài)下；擠壓步驟，其中從上下側(cè)將加熱的纖維材料擠壓到要求的高度；以及冷卻步驟，其中將纖維材料冷卻以便固化每一纖維的熔化部分，使得在纖維交叉處將纖維彼此牢固地熔接。
一種根據(jù)本發(fā)明的纖維集料形成裝置是一種熱處理纖維材料以形成纖維集料的裝置，包括支撐部件，上述纖維材料固定在該支撐部件上；熱氣流產(chǎn)生部件，用于從纖維材料下部向上吹送用于熱處理的熱氣以提起和保持纖維材料從該支撐部件上浮起，該熱氣熔化至少每根纖維的一部分；擠壓部件，用于向著支撐部件擠壓纖維材料；以及姿態(tài)控制部件，用于通過(guò)熱氣控制纖維材料的姿態(tài)保持浮起。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，當(dāng)熱處理纖維材料時(shí)，通過(guò)從纖維材料下部直接向上對(duì)纖維材料吹送熱氣而提起纖維材料并保持其浮起，并且調(diào)節(jié)保持浮起的纖維材料的姿態(tài)。結(jié)果，消除了影響纖維集料形成的重力效應(yīng)，并因此限方便地獲得松密度較低的較厚纖維集料。
特別是，放置通風(fēng)片接觸纖維材料的上下表面，因此用于擠壓纖維材料的部件的表面圖案不會(huì)印在纖維材料的表層或上層上。
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明將使本發(fā)明的上述和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更明顯。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例形成纖維集料的加熱加熱室的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的纖維材料中一根纖維的橫截面圖；圖3是顯示采用圖1所述加熱加熱室形成纖維集料塊的方法的示意圖，圖中顯示了將模放置在一對(duì)一接觸多層纖維材料塊的上面和下面的狀態(tài)；圖4是顯示采用圖1所述加熱加熱室形成纖維集料塊的方法的示意圖，圖中顯示了設(shè)置在加熱加熱室內(nèi)的下模和上模之間位置關(guān)系；圖5是顯示采用圖1所述加熱室形成纖維集料塊的方法的示意圖，圖中顯示了熱空氣從下面吹在多層纖維材料上的狀態(tài)；圖6是由具有芯部和外皮部的纖維形成的多層纖維材料塊隨溫度升高的特性圖表，其中芯部和外皮部分別由聚丙烯和聚乙烯構(gòu)成；圖7是顯示采用圖1所述加熱加熱室形成纖維集料塊的方法的示意圖，圖中顯示了纖維層塊由上模和下模壓制的狀態(tài)；圖8是顯示采用圖1所述加熱加熱室形成纖維集料塊的方法的示意圖，圖中顯示了在完成壓制處理和冷卻處理后將透氣片剝?nèi)サ臓顟B(tài)；圖9是顯示采用圖1所述加熱加熱室形成的纖維集料塊的立體圖；圖10是本發(fā)明第二實(shí)施例中纖維集料形成裝置的橫截面視圖；圖11是沿圖10中線A-A的纖維集料形成裝置的橫截面視圖；圖12是顯示用于熱熔模制方法的普通熱空氣輸送機(jī)加熱室的橫截面視圖13是顯示采用普通模制方法形成纖維集料塊的方法的示圖；圖14是用于說(shuō)明在普通模制纖維集料形成方法中存在的問(wèn)題的示圖。
下面，將參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。(實(shí)施例1)圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中用于形成纖維集料的加熱加熱室的橫截面圖。
圖1所示的加熱加熱室10包括用于產(chǎn)生熱空氣流的熱空氣流產(chǎn)生單元11。熱空氣流產(chǎn)生單元11位于加熱加熱室10的下部并且具有多個(gè)用于產(chǎn)生熱量的加熱棒12；位于加熱棒12下面以產(chǎn)生向上的熱空氣流的吹氣扇13；以及位于加熱器12上面的帶孔不銹鋼盤14。由于具有這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，當(dāng)加熱加熱室10內(nèi)部的空氣被吹氣扇13吹向上時(shí)，由加熱棒12對(duì)空氣進(jìn)行加熱。然后，當(dāng)熱空氣流穿過(guò)帶孔盤14時(shí)進(jìn)行均勻擴(kuò)散。在穿過(guò)帶孔盤14后，熱空氣流沖到加熱加熱室的頂壁，向下流動(dòng)穿過(guò)返回通道15，由吹氣扇13抽吸，然后再次吹向上以便循環(huán)通過(guò)加熱加熱室10。通過(guò)一未顯示的控制部件使加熱加熱室10的內(nèi)部溫度保持恒定。
模制單元20位于熱空氣流產(chǎn)生單元11之上，模制單元12從上下側(cè)固定位多層纖維材料。模制單元20具有上下模子22和21，其結(jié)構(gòu)使得可以將其彼此獨(dú)立地放置在加熱加熱室10內(nèi)或者從加熱加熱室10中拆卸下來(lái)。上模子22由上模子導(dǎo)向件26支承，導(dǎo)向件26可以通過(guò)未示的驅(qū)動(dòng)件上下移動(dòng)，從而使上模子22可以在加熱加熱室10內(nèi)上下移動(dòng)。圖1的左半部分顯示了上模子22向上移動(dòng)的狀態(tài)，而右半部分顯示了上模子22向下移動(dòng)的狀態(tài)。上下模子22和21是這樣構(gòu)成的，使得熱空氣可以向上通過(guò)兩模子，如后面將要說(shuō)明的那樣，并且還當(dāng)擠壓多層纖維材料50時(shí)使兩模子不變形。因此，上下模子22和21是沖孔的不銹鋼板。
這里將說(shuō)明多層纖維材料50。多層纖維材料50是多層纖維網(wǎng)塊，并且纖維大致呈平行延伸。其采用梳理機(jī)(未示)、交叉鋪網(wǎng)非織造纖維機(jī)(未示)或類似的機(jī)械生產(chǎn)。每單位面積多層纖維材料50的重量根據(jù)最終產(chǎn)品的用途來(lái)確定。它具有預(yù)定尺寸。網(wǎng)層疊的方向平行于重力方向，并且與圖1的垂直方向一致。纖維延伸的方向大致垂直于網(wǎng)層疊的方向，并與圖1中的左右方向或前后方向一致。在該實(shí)施例中，將采用上述梳理機(jī)、交叉鋪網(wǎng)非織造纖維機(jī)或類似的機(jī)械生產(chǎn)的大片多層纖維材料切成大致方形片，該方形片的尺寸為大致1000mm×1000mm，這些片作為多層纖維材料50使用。這里應(yīng)該指出的是，多層纖維材料50不必總是有方向性的；多層纖維材料50中的纖維可以在任意方向延伸。多層纖維材料50的松密度要求大致均勻。
至于多層纖維材料50中纖維51的材料，一種由兩部分構(gòu)成的纖維如圖2所示，聚丙烯芯部51a和包裹芯部51a的聚乙烯外皮部51b在本實(shí)施例中(以下為旋覆纖維)用作纖維聚丙烯的熔點(diǎn)大約為180℃，而聚乙烯的熔點(diǎn)大約為130℃。因此，兩種材料之間熔點(diǎn)之差約為50℃。至于纖維直徑，通常使用直徑為5μm至50μm的纖維。在該實(shí)施例中，使用直徑約為18μm(2旦)的纖維盡管在該實(shí)施例中使用了上述旋覆纖維51，但是纖維結(jié)構(gòu)不限于這種結(jié)構(gòu)。例如，可以采用在純聚丙烯纖維和純聚乙烯纖維之間的混合，或由聚丙烯和聚乙烯構(gòu)成的旋覆纖維和純纖維之間的混合。當(dāng)使用旋覆纖維51時(shí)，聚乙烯在纖維中交叉，因此，實(shí)際上所有纖維在交叉處牢固地固定到纖維上而與其接觸結(jié)果，生產(chǎn)出結(jié)實(shí)的纖維集料。當(dāng)采用聚乙烯纖維和聚丙烯纖維之間的混合時(shí)，固定在纖維上而與其接觸的纖維比率隨聚乙烯纖維和聚丙烯纖維的混合率而變化。換句話說(shuō)，只在一聚乙烯纖維和另一聚乙烯纖維接觸的交叉處形成纖維對(duì)纖維固定。這樣，采用上述混合非常有益于獲得較柔軟的纖維集料。此外，即使聚乙烯和聚丙烯在本實(shí)施例中作為纖維集料使用，但是只要多種選擇的纖維彼此有不同熔點(diǎn)，則纖維選擇不限于該實(shí)施例中的這一種。此外，不同纖維的數(shù)量不必為兩種，可以是三種或更多種。
下面，參照形成表觀密度為0.038-0.043g/cm3、厚度為35mm的纖維集料為例來(lái)說(shuō)明采用圖1所示加熱加熱室10的纖維集料形成方法。(1-1)準(zhǔn)備過(guò)程為了采用上述旋覆纖維形成表觀密度為0.038-0.043g/cm3、厚度為35mm的纖維集料，在準(zhǔn)備好多層纖維材料塊50厚度后，即在纖維獨(dú)立的網(wǎng)被垂直疊放之后，略微向下壓并隨后解除壓力，希望要求厚度為近似為120mm(100-150mm)。在該實(shí)施例中，使用具有厚度為120mm的多層纖維材料塊50。
參照?qǐng)D3，首先從加熱加熱室10(圖1)上拆去下模子21，然后在下模子21上鋪上通風(fēng)片23。然后，將多層纖維材料塊50放在通風(fēng)片23上。通風(fēng)片23的邊緣部用重塊24固定在下模子21上。為了保證有足夠量的邊緣用于重塊24以固定通風(fēng)片23，而且還為了使通風(fēng)片23在以后將要說(shuō)明的加熱過(guò)程中由下模子21浮起，表面通風(fēng)片23的尺寸(放置多層纖維材料塊50的表面的整個(gè)尺寸)變得足夠大，比得上其上放置多層纖維材料塊50的通風(fēng)片23的精確表面部分。
在多層纖維材料塊50的上面，放置類似于通風(fēng)片23的通風(fēng)片25。通風(fēng)片25的尺寸大約與多層纖維材料塊50的上表面尺寸相同。兩通風(fēng)片23和25中，要求在下面將要說(shuō)明的加熱過(guò)程中將下通風(fēng)片23保持在多層纖維材料塊50上，因此，要求通風(fēng)片23能與多層纖維材料塊50的纖維進(jìn)行足夠結(jié)合和纏結(jié)，并且還能在加熱的環(huán)境中拉伸或收縮。當(dāng)多層纖維材料塊50浮起時(shí)，如果多層纖維材料塊50的纖維不與通風(fēng)片23纏結(jié)，則其與通風(fēng)片23分離；通風(fēng)片23失去與多層纖維材料塊50的接觸。
另一方面，首先將上模子22(圖1)設(shè)定在加熱加熱室10中。在這種情況下，要球上模子22已經(jīng)加熱到加熱加熱室10的預(yù)定內(nèi)溫度，這將在下面予以說(shuō)明。如果上模子22的溫度太低，當(dāng)在將在下面予以說(shuō)明的壓制過(guò)程中上模子22接觸多層纖維材料塊50時(shí)，纖維會(huì)迅速冷卻和固化，則不能均勻壓制多層纖維材料塊50。(1-2)加熱過(guò)程在如上所述將多層纖維材料塊50安裝在下模子21上后，將其上安裝有多層纖維材料塊50的下模子21設(shè)置在加熱加熱室10中。在這一階段，上模子22的位置是這樣的，當(dāng)多層纖維材料塊50設(shè)置在加熱加熱室10中時(shí)，多層纖維材料塊50和上模子22之間產(chǎn)生一間隙，如圖4所示。此外加熱加熱室10的內(nèi)部首先加熱到要求的溫度。如上所述，多層纖維材料決50由前述旋覆纖維構(gòu)成，即纖維具有分別由聚丙烯和聚乙烯構(gòu)成的芯部和外皮部，因此加熱加熱室10內(nèi)部加熱的溫度只介于聚乙烯的熔點(diǎn)(大約130℃)和聚丙烯的熔點(diǎn)(大約180℃)之間，而且高于聚丙烯的軟化溫度(大約120℃)。在該實(shí)施例中，加熱加熱室10內(nèi)部設(shè)定在140℃。
在將下模子21設(shè)置在加熱加熱室10內(nèi)后，驅(qū)動(dòng)吹氣扇13從多層纖維材料塊50下面向多層纖維材料塊50吹熱氣以加熱多層纖維材料塊50。這樣設(shè)置吹氣扇13，即由吹氣扇13形成的上氣流速度成為0.3-0.8m/sec。如上所述，上下模子22和21由多孔板構(gòu)成，多層纖維材料塊50由上下通風(fēng)片23和25夾在當(dāng)中。因此，熱空氣更均勻通過(guò)多層纖維材料塊50。順便說(shuō)一下，為了避免上下模子22和21干涉通風(fēng)片23和25的通風(fēng)性，選擇上下模子22和21的孔尺寸和密度，使得上下模子22和21的通風(fēng)性大致與通風(fēng)片23和25的通風(fēng)性相同或高于通風(fēng)片23和25的通風(fēng)性。驅(qū)動(dòng)吹氣扇13產(chǎn)生熱氣流，使得熱氣流能保持多層纖維材料塊50以這樣的方式克服重力G而浮在下模子21上，即多層纖維材料塊50保持與上模子22接觸而不由此受擠壓。換句話說(shuō)，纖維本身受來(lái)自下面的熱空氣作用而浮起，而由上模子21通過(guò)上表面固定住多層纖維材料塊50。因此，影響每根纖維的重力作用降低了。此外，通風(fēng)片25插入在多層纖維材料塊50和上模子22之間可以加熱多層纖維材料塊50之間防止了多層纖維材料塊50的上層松密度局部變得很高。換句話說(shuō)，由于具有上述加熱結(jié)構(gòu)，可以加熱多層纖維材料塊50，而在實(shí)際加熱前堆放多層纖維材料塊50。
如上所述，熱空氣使多層纖維材料塊50浮起。但是，多層纖維材料塊50的纖維支撐與通風(fēng)片23進(jìn)行足夠纏結(jié)，此外，通風(fēng)片23的邊緣部通過(guò)重塊24錨固在下模子21上。因此，如圖5所示，使通風(fēng)片23隆起；當(dāng)熱空氣使多層纖維材料塊50浮起時(shí)，由通風(fēng)片23調(diào)節(jié)多層纖維材料塊50的提升量和多層纖維材料塊50的狀態(tài)。當(dāng)多層纖維材料塊50由熱空氣保持浮起時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)多層纖維材料塊50的位置和狀態(tài)，保證了多層纖維材料塊50由熱空氣均勻加熱。
如果不使用重塊24，會(huì)發(fā)生下述問(wèn)題。即，如果直接從多層纖維材料塊50下面向上吹的熱空氣速度過(guò)高，則過(guò)大的力將多層纖維材料塊50壓向上模子22，因此多層纖維材料決50的上部松密度高于多層纖維材料塊50的下部松密度。另一方面，如果熱空氣速度過(guò)低，多層纖維材料塊50不能被舉起，并且纖維不能被下降的熱空氣軟化，引起多層纖維材料塊50下部中的松密度變得高于多層纖維材料塊50的上部。另一方面，除非以何時(shí)的速度向上吹熱空氣，否則多層纖維材料塊50的松密度在加熱后不會(huì)變得均勻。順便說(shuō)說(shuō)，如果可以控制熱空氣速度，使得舉起多層纖維材料塊50并保持其浮起。多層纖維材料塊50的整個(gè)上表面與上模子22保持實(shí)際均勻接觸，而不使多層纖維材料塊50的上部受上模子22的擠壓，不一定需要重塊24。
此外，通風(fēng)片23與多層纖維材料塊50的纖維纏結(jié)到合適程度，其依此提高通風(fēng)片23和多層纖維材料塊50之間的摩擦阻力。因此，對(duì)多層纖維材料塊50來(lái)說(shuō)，難于沿水平方向相對(duì)通風(fēng)片23進(jìn)行移動(dòng)。這樣防止了多層纖維材料塊50在加熱過(guò)程、擠壓過(guò)程和冷卻過(guò)程中受外力作用而被移動(dòng)、拉伸或擠壓。結(jié)果，生產(chǎn)出密度均勻的纖維集料塊。
關(guān)于上述多層纖維材料塊50的舉起和保持浮起，通過(guò)由重塊24的錨固，至少防止舉起設(shè)置在接觸多層纖維材料塊50的多邊形下平面的通風(fēng)片23兩相對(duì)邊緣部，并且由于通風(fēng)片23在熱空氣作用下向上隆起，在通風(fēng)片23上的多層纖維材料塊50實(shí)際上從下模子21上被舉起并保持浮起。因此，防止向上的熱氣流從多層纖維材料塊50的側(cè)邊漏出。結(jié)果，根據(jù)水平方向以及垂直方向即厚度方向，多層纖維材料塊50的松密度盡可能保持到多層纖維材料塊50的表面。
現(xiàn)在，根據(jù)溫度升高說(shuō)明由具有聚丙烯芯部和聚乙烯外皮的旋覆纖維構(gòu)成的多層纖維材料塊50特比圖6是顯示多層纖維材料塊50隨溫度升高的特性的圖表。在圖6中，表示溫度的縱坐標(biāo)軸和表示加熱時(shí)間的橫坐標(biāo)軸。
當(dāng)多層纖維材料塊50放置在已經(jīng)加熱到低于熔點(diǎn)S2(大約為180℃)的目標(biāo)溫度S3的加熱加熱室10中時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間T1后，多層纖維材料塊50的溫度升高到熔點(diǎn)S1(大約為130℃)。當(dāng)多層纖維材料塊50的溫度到達(dá)S1時(shí)，聚乙烯開始熔化，多層纖維材料塊50的溫度保持在S1，直到聚乙烯即外皮部完全熔化。
接著，在經(jīng)過(guò)時(shí)間T2后，即多層纖維材料塊50的溫度再次開始上升，并經(jīng)過(guò)時(shí)間T3后到達(dá)加熱加熱室10的目標(biāo)溫度S3。由于已經(jīng)將溫度設(shè)置在低于聚丙烯的溫度S3，因此不會(huì)使聚丙烯熔化和使多層纖維材料塊50的結(jié)構(gòu)受到破壞。
在該實(shí)施例中多層纖維材料塊50的尺寸為1000mm×1000mm的情況下，其時(shí)間長(zhǎng)度T1、T2和T3相應(yīng)為10-15分鐘、10-20分鐘和20-25分鐘。
在該過(guò)程中，無(wú)論采用通風(fēng)片23與否使纖維材料塊50浮起都是有利的。如果不使纖維材料塊50浮起，靠近模子開口部分和靠近模子封閉部分之間的加熱狀態(tài)是不同的，在該實(shí)施例中模子21是不銹鋼多孔板。熱空氣通過(guò)開口部分，因此靠近開口部分更快速加熱，結(jié)果在纖維材料塊50中的溫度分布不均勻，則生產(chǎn)的纖維材料會(huì)不均勻。但是由于采用該實(shí)施例使纖維材料塊50浮起，因此在下模子21和纖維材料塊50下部分之間形成間隙。多孔和間隙的作用類似阻尼器，使得熱空氣可以相對(duì)均勻傳遞到纖維材料塊50的下面以均勻加熱塊50。因此，可以生產(chǎn)出均勻的纖維材料塊。(1-3)擠壓過(guò)程參照?qǐng)D7，在整個(gè)多層纖維材料塊50進(jìn)行足夠加熱后，放下上模子22以將多層纖維材料決50擠壓到預(yù)定厚度(松密度)。在該階段，要求上模子22已經(jīng)加熱到大約與多層纖維材料決50相同的溫度。其理由如下。如果上模子22的溫度低于起粘結(jié)劑作用的聚乙烯的熔點(diǎn)，多層纖維材料決50的最上部中的聚乙烯固化，使纖維粘結(jié)到相鄰纖維上。因此，發(fā)生多層纖維材料塊50的上部松密度局部變得很高的問(wèn)題；多層纖維材料塊50的上部松密度會(huì)不良升高而高于其余部分的松密度。
在該擠壓過(guò)程中，熱空氣不停止流動(dòng)，因此多層纖維材料塊50受擠壓，而作用在每根纖維上的重力由氣流消除了。結(jié)果，多層纖維材料塊50受擠壓，而保持整個(gè)塊的均勻松密度。當(dāng)多層纖維材料塊50受擠壓時(shí)，多層纖維材料決50的松密度逐漸增大，使得熱空氣更難于通過(guò)多層纖維材料塊50，并且熱量更難于通過(guò)多層纖維材料塊50進(jìn)行傳遞。這樣，需要當(dāng)擠壓多層纖維材料塊50時(shí)，熱空氣流稍稍減小。其理由如下。當(dāng)松密度提高時(shí)，提高的松密度降低了多層纖維材料塊50的通風(fēng)性和熱傳導(dǎo)性，其依此通過(guò)熱氣流將整個(gè)多層纖維材料塊50吹向上并壓靠上模子22，結(jié)果產(chǎn)生多層纖維材料塊50的上部松密度局部升高的問(wèn)題或類似的問(wèn)題。在該實(shí)施例中，將在該過(guò)程中的熱空氣流速度設(shè)定為0.2-0.4m/sec。
至于擠壓速度(該實(shí)施例中上模子22的速度降低)，當(dāng)為了獲得具有高松密度(0.15g/cm3或更高)纖維集料塊時(shí)擠壓速度關(guān)系最小。但是當(dāng)為了獲得具有低松密度的纖維集料塊時(shí)，需要多層纖維材料塊50受低速擠壓。其理由如下，如果擠壓速度很高，在整個(gè)多層纖維材料塊50受擠壓前，多層纖維材料塊50接觸上模子22一側(cè)的松密度提高，該側(cè)的纖維彼此熔接而使該側(cè)保持很高的松密度。因此產(chǎn)生上部松密度局部提高的問(wèn)題或類似的問(wèn)題。
顯然，在擠壓過(guò)程中還需要在正上方放下上模子22，而通過(guò)從多層纖維材料塊50的下面直接向上吹送熱氣保持多層纖維材料塊50浮起。(1-4)冷卻過(guò)程在將多層纖維材料決50擠壓到預(yù)定厚度后，從加熱加熱室10中移出上下模子22和21，保持在兩模子之間擠壓多層纖維材料塊50，則冷卻兩個(gè)模子22和21和多層纖維材料塊50。在該冷卻期間，可以采用重塊或類似部件保持上模子22壓向下模子21，在上下模子22和21之間放置具有預(yù)定高度的隔片(未示)，使得保持多層纖維材料塊50在加熱加熱室10中受擠壓的狀態(tài)在冷卻過(guò)程中得以精確保持。至于冷卻方法，任何方法都適用自然冷卻，通過(guò)冷卻扇的強(qiáng)制冷卻或類似的冷卻。此外，可以在加熱加熱室10中進(jìn)行冷卻；冷卻加熱加熱室10的內(nèi)部而不從加熱加熱室10中取出上下模子22和21。
在多層纖維材料塊50的表面層溫度即接觸上下模子22和21的多層纖維材料塊50上下表面溫度分別降低到聚乙烯熔點(diǎn)以下，從上下模子22和21上分離多層纖維材料塊50，多孔片23和25留在多層纖維材料塊50上。在此階段，多層纖維材料塊50已經(jīng)轉(zhuǎn)變成聚乙烯纖維集料塊55(圖9)，即多層纖維材料塊50實(shí)際與纖維集料塊55相同，盡管在該階段多孔片23和25還牢牢接觸多層纖維材料塊50。因此，在冷卻過(guò)程，多層纖維材料塊50指的是纖維集料塊55。
在將上下模子22和21從纖維集料塊55上分離后，如圖8所示，從纖維集料塊55上剝?nèi)ザ嗫灼?3和25以獲得在如圖9所示的狀態(tài)中的纖維集料塊55。
經(jīng)過(guò)上述每個(gè)過(guò)程形成毛比重為0.038-0.043g/cm3、厚度為35mm的纖維集料塊55。根據(jù)用途，將獲得的纖維集料塊55切成具有預(yù)定尺寸的較小片，或和其他纖維集料塊55結(jié)合使用。
在該實(shí)施例的上述說(shuō)明中，描述了采用具有聚丙烯芯和聚乙烯外皮的旋覆纖維形成具有上述毛比重和上述厚度的纖維集料塊55的情況。但是，可以根據(jù)要形成的纖維集料塊的類型、厚度和物理特性調(diào)節(jié)各種制造條件如加熱加熱室10的內(nèi)部溫度設(shè)定和熱空氣流速度的設(shè)完。根據(jù)在該實(shí)施例中采用的方法，可以采用具有松密度大約為0.02g/cm3的多層纖維材料塊50生產(chǎn)厚而且均勻的松密度范圍在0.03-0.3g/cm3的纖維集料塊55。
這樣形成的纖維集料塊55具有合適的彈性量，并因此可以最好用作內(nèi)部材料作為客車的座位、扶手、頭枕或類似部件，或者最好用于由床和沙發(fā)代表的家具的墊子材料。此外，纖維集料塊在保水方面優(yōu)越，并因此可以用作放在各種存有各種液體的液體容器中的很好的保水材料。
包括熔接在纖維交叉點(diǎn)的纖維的纖維集料優(yōu)于下面的未熔接纖維的集料。
當(dāng)集料用于墊子時(shí)，會(huì)易于變形，因?yàn)槔w維沒(méi)有在交叉點(diǎn)彼此固定，在外部壓力作用下的纖維彼比相對(duì)滑動(dòng)，而使墊子的性能改變。根據(jù)本發(fā)明，纖維的位置關(guān)系幾乎不能在壓力下改變，因此可以保持形狀，從而保持了墊子的性能。
當(dāng)集料用作保水材料時(shí)，由于沖擊或吸水作用使纖維變得不均勻，導(dǎo)致集料松密度變化，從而不能提供預(yù)定的保水性能。通過(guò)在交叉點(diǎn)熔接纖維，可以避免這些問(wèn)題。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有低松密度和高厚度的熔接纖維集料。低密度范圍隨纖維直徑(旦)變化。一般，隨著厚度提高生產(chǎn)的難度會(huì)越高。根據(jù)本發(fā)明，可以生產(chǎn)密度為0.025g/cm3厚度為45mm或密度為0.03g/cm3厚度為60mm的低密度纖維集料。采用普通方法，難于生產(chǎn)密度為0.06g/cm3的集料。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)厚度不低于15mm或不超過(guò)60mm時(shí)可以很容易地生產(chǎn)密度不低于0.03g/cm3的纖維集料。這樣的低密度纖維集料的優(yōu)點(diǎn)在于抵抗壓力的變形程度較高，因此可以用于轎車的薄片或家具的墊子或特別用于貴重金屬、珠寶易碎材料或類似材料的裝飾的包裝材料，其需要具有低彈性和高恢復(fù)性能的墊子。
如上所述，根據(jù)該采用加熱加熱室10的纖維集料形成方法，在加熱過(guò)程中從多層纖維材料塊50下面向上向著多層纖維材料塊50吹送熱空氣，多層纖維材料塊50沒(méi)有受擠壓，因此熱空氣平穩(wěn)通過(guò)多層纖維材料塊50而與多層纖維材料決50進(jìn)行熱交換，有效加熱多層纖維材料塊50并由此縮短加熱時(shí)間。因此可以形成具有低松密度的厚纖維集料塊。
現(xiàn)在，將補(bǔ)充說(shuō)明多孔片23和25。
如上所述，通過(guò)防止在加熱過(guò)程中多層纖維材料塊50與下模子22分離，將在下側(cè)的多孔片23有效用于生產(chǎn)厚片的纖維集料塊55，其具有低的并且均勻的松密度，當(dāng)只考慮纖維集料生產(chǎn)方面時(shí)，不必要使用在上側(cè)的多孔片25。但是，上多孔片25用于防止在多層纖維材料塊50保持浮起和被加熱時(shí)多層纖維材料塊50的上表面不受影響。而且還通過(guò)從加熱的上模子22的突然導(dǎo)熱而防止在多層纖維材料塊50中產(chǎn)生非預(yù)定松密度分布的現(xiàn)象。此外，在考慮加熱過(guò)程以后的擠壓過(guò)程時(shí)，其中在聚乙烯處于熔化狀態(tài)時(shí)多層纖維材料塊50受上下模子22和21的擠壓，如果不使用多孔片23和25，上下模子22和21的表面織物組織壓印在多層纖維材料塊50上，因此多層纖維材料決50的上下表面變成了所謂的表層。在兩個(gè)由于擠壓多層纖維材料塊50的部件之間介入的多孔片23和25有效地防止了這些表層的形成。
由上述說(shuō)明表明，用于多孔片23和25的材料要求是這樣的材料，即能夠有效與多層纖維材料塊50的纖維纏結(jié)，能夠在加熱環(huán)境中拉伸和收縮，而且不會(huì)在加熱過(guò)程中熔化。此外，由于不是在很小程度上在多層纖維材料塊50的表明壓印了多孔片23和25的表面織物組織，由于多孔片23和25的材料片要求是多孔性類似于多層纖維材料決50內(nèi)部的材料片。這樣，在該實(shí)施例中，采用具有大約為16/cm網(wǎng)眼數(shù)的泡沫聚氨酯片作為多孔片23和25的材料片。
片形式的材料，例如，通過(guò)在發(fā)泡后去除網(wǎng)眼膜片而生產(chǎn)的一片泡沫聚氨酯與多層纖維材料塊在高氣流阻力區(qū)域和低氣流阻力區(qū)域之間的網(wǎng)眼度(大約300-600μm)上的局部氣流阻力差別沒(méi)有顯著不同。由兩維示圖顯示，多層纖維材料可以比作通過(guò)去除多個(gè)鄰接小房間的所有壁而形成的大房間(立柱可以比作纖維)。但是，如果將氨基甲酸乙酯海綿的網(wǎng)眼比作建筑物房間，則這些房間的大小不同。此外，去除了一些壁，但是另一些壁沒(méi)有去除，使通過(guò)建筑物受阻(增加氣流阻力)。放置泡沫材料片作為通風(fēng)片而與多層纖維材料的上下表面接觸，這樣產(chǎn)生調(diào)整氣流通過(guò)使熱氣流過(guò)的整個(gè)表面的效應(yīng)。
一般說(shuō)來(lái)，合成纖維覆蓋有各種油性物質(zhì)以使其具有會(huì)聚性和光滑性，從而防止產(chǎn)生靜電或類似的目的；在紡紗過(guò)程中使油性物質(zhì)粘在合成纖維上。但是，在機(jī)械或精密機(jī)械領(lǐng)域中，在有些情況下及其討厭油性物質(zhì)。在這樣的情況下，必須將油性物質(zhì)的量降低到極低的水平。如果將本發(fā)明應(yīng)用于該纖維，在有靜電時(shí)發(fā)生纖維以不定方式纏結(jié)、松密度受到干擾和類似的各種問(wèn)題。這樣，需要其作為這樣問(wèn)題的干擾器，即在制造纖維集料時(shí)將使整個(gè)纖維網(wǎng)受到排出氣體作用。此外，除排氣流過(guò)程外可以提供將離子交換水或非離子表面活化劑的水溶液噴到纖維上的過(guò)程。這樣的附加過(guò)程也是非常有效的。
圖10是在本發(fā)明第二實(shí)施例中纖維集料形成裝置的橫截面示圖，圖11是在沿圖10的線A-A所示的平面的圖10所示裝置的橫截面示圖。
在該實(shí)施例的纖維集料形成裝置中，在加熱加熱室100的殼體中，采用第一至第三網(wǎng)眼帶101、102和103，通過(guò)從圖的右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)由通風(fēng)片111和112在上下側(cè)夾住的連續(xù)多層纖維材料150的整體而形成纖維集料。
第一網(wǎng)眼帶101在加熱加熱室100的下側(cè)。第一網(wǎng)眼帶101延伸穿過(guò)連續(xù)多層纖維材料單元150移動(dòng)的整個(gè)范圍。在將連續(xù)多層纖維材料單元150喂送進(jìn)加熱加熱室100后，在第一網(wǎng)眼帶101上傳送連續(xù)多層纖維材料單元150，接著將其從加熱加熱室100中排出。根據(jù)連續(xù)多層纖維材料單元150移動(dòng)的方向，喂送輸送器設(shè)置在第一網(wǎng)眼帶101的上游側(cè)，而排出帶設(shè)置在第一網(wǎng)眼帶101的下游側(cè)。第一網(wǎng)眼帶101輸送連續(xù)多層纖維材料單元150所處的垂直水平面與喂送和排出輸送器輸送連續(xù)多層纖維材料單元150所處的垂直水平面一致。由于具有上述結(jié)構(gòu)設(shè)置，連續(xù)多層纖維材料單元150可以從喂送輸送器平穩(wěn)傳遞到第一網(wǎng)眼帶101上，接著可以從第一網(wǎng)眼帶101平穩(wěn)地傳出到排出輸送器上；換句話說(shuō)，可以連續(xù)移動(dòng)連續(xù)多層纖維材料單元150。至于用于第一網(wǎng)眼帶101的優(yōu)選材料，例如有網(wǎng)眼數(shù)大約為4網(wǎng)眼/cm的金屬帶。
將連續(xù)多層纖維材料單元150喂送到加熱加熱室100內(nèi)，使其下上表面上覆蓋通風(fēng)片111和112，通風(fēng)片111和112接觸相應(yīng)的表面。參照?qǐng)D11，接觸連續(xù)多層纖維材料單元下表面的通風(fēng)片111寬于連續(xù)多層纖維材料單元150，延伸超過(guò)連續(xù)多層纖維材料單元150相應(yīng)邊緣的通風(fēng)片111的相對(duì)邊緣部分通過(guò)使用錨固件113固定在第一網(wǎng)眼帶101上。放置在連續(xù)多層纖維材料單元150上部的通風(fēng)片112的寬度與連續(xù)多層纖維材料單元150的寬度相同，通風(fēng)片111和112的材料和結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同。
根據(jù)連續(xù)多層纖維材料單元150移動(dòng)的方向，加熱加熱室100的內(nèi)部具有兩個(gè)分開的部分在上游側(cè)的加熱部分120和在下游側(cè)的冷卻部分140。
首先說(shuō)明加熱部分。加熱部分120具有以與第一網(wǎng)眼帶101相對(duì)的方式位于第一網(wǎng)眼帶101之上的第二網(wǎng)眼帶102。第二網(wǎng)眼帶102在與第一網(wǎng)眼帶101相同的速度下與第一網(wǎng)眼帶101同步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)連續(xù)多層纖維材料單元150由第一網(wǎng)眼帶101移動(dòng)時(shí)，第二網(wǎng)眼帶102直接向下靠在通風(fēng)片112上而對(duì)連續(xù)多層纖維材料單元150導(dǎo)向。第二網(wǎng)眼帶102可由提升機(jī)構(gòu)(未示)垂直移動(dòng)，例如液壓缸或類似機(jī)構(gòu)，并且其距第一網(wǎng)眼帶101的距離可以調(diào)整到大于包括通風(fēng)片111和112的連續(xù)多層纖維材料單元150的厚度，使得連續(xù)多層纖維材料150的上表面只在連續(xù)多層纖維材料單元150浮在第一網(wǎng)眼帶101上時(shí)才與第二網(wǎng)眼帶102接觸。至于第二網(wǎng)眼帶102的優(yōu)選材料，為網(wǎng)眼數(shù)大約是4網(wǎng)眼/cm的金屬帶。
連續(xù)多層纖維材料單元150由第一和第二網(wǎng)眼帶101、102移動(dòng)通過(guò)一通道，在該通道上下一定距離處分別設(shè)有第一送氣室122和第一收氣室121。第一送氣室122具有在第一送氣室122側(cè)壁開口的送氣供氣孔122a和第一送氣室122上壁上的大量均勻分布的沖孔122b。第一收氣室121的結(jié)構(gòu)類似于第一送氣室122的結(jié)構(gòu)；吸氣孔121a在側(cè)壁上，大量沖孔121b均勻分布在下壁上。參照?qǐng)D10，第二網(wǎng)眼帶102呈懸掛圍繞一對(duì)輸送器滾子102a，就象在送氣室121中一樣。但是，其設(shè)置在送氣室之外，每側(cè)各一個(gè)如圖11所示，因此其不影響將在下面予以說(shuō)明的來(lái)自供氣孔122a的熱氣流。
參照?qǐng)D11，吸氣孔121a和供氣孔122a通過(guò)相應(yīng)的氣管連接到熱氣流產(chǎn)生裝置105。熱氣流產(chǎn)生裝置105包括加熱器107和產(chǎn)生氣流的吹氣扇106，該氣流從吸氣孔121a側(cè)流向供氣孔122a側(cè)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)熱氣流產(chǎn)生裝置105時(shí)，在熱氣流產(chǎn)生裝置105中產(chǎn)生流向供氣孔122a的熱氣流。將熱氣通過(guò)供氣孔122a送入送氣室122，并直接從下面通過(guò)沖孔122b吹入連續(xù)多層纖維材料單元150。熱氣在吹入連續(xù)多層纖維材料單元150后，向上流過(guò)連續(xù)多層纖維材料單元150，然后通過(guò)沖孔121b被吸入收氣室121，接著通過(guò)供氣孔121a返回?zé)釟饬鳟a(chǎn)生裝置105。換句話說(shuō)，產(chǎn)生向上穿過(guò)連續(xù)多層纖維材料單元150移動(dòng)的范圍的熱氣流。
如下所述在該實(shí)施例中，為了即使在擠壓連續(xù)多層纖維材料單元150時(shí)也能將熱氣向上吹向連續(xù)多層纖維材料單元150，第一送氣室122和第一收氣室121分別延伸到一對(duì)輸送器滾子103a的下面和上面的區(qū)域，即輸送器滾子最上游，第三網(wǎng)眼帶103圍繞該滾子懸掛在將在下面予以說(shuō)明的冷卻部分140內(nèi)。象上述的輸送器滾子對(duì)102a一樣，這些輸送器滾子103a也設(shè)置在送氣室之外，因此，不會(huì)影響來(lái)自供氣孔122a的熱氣流。
接下來(lái)說(shuō)明冷卻部分140。冷卻部分140的基本結(jié)構(gòu)與加熱部分120的結(jié)構(gòu)相同，換句話說(shuō)，其具有以與第一網(wǎng)眼帶101相對(duì)的方式位于第一網(wǎng)眼帶101之上的第三網(wǎng)眼帶103、位于輸送連續(xù)多層纖維材料單元150的通道下面的第二送氣室142和位于輸送連續(xù)多層纖維材料單元150的通道之上的第二送氣室141。但是，冷卻部分140會(huì)在擠壓連續(xù)多層纖維材料150后快速冷卻連續(xù)多層纖維材料單元150，因此將冷氣流產(chǎn)生裝置(未示)而不是上述的熱氣流產(chǎn)生裝置連接到第二送氣室142上和第二收氣室141上。
第三網(wǎng)眼帶103以與第一網(wǎng)眼帶101相同的速度和第一網(wǎng)眼帶101同步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)連續(xù)多層纖維材料元150由第一網(wǎng)眼帶101輸送時(shí)，第三網(wǎng)眼帶103直接向下靠在通風(fēng)片112上而對(duì)連續(xù)多層纖維材料單元150導(dǎo)向。象第二網(wǎng)眼帶102一樣，第三網(wǎng)眼帶103可由提升機(jī)構(gòu)(未示)垂直移動(dòng)，并且其距第一網(wǎng)眼帶101的距離可以這樣調(diào)整，以便將連續(xù)多層纖維材料單元150擠壓到最終產(chǎn)品或聯(lián)系纖維集料的厚度。用于第一網(wǎng)眼帶101的優(yōu)選材料，為網(wǎng)眼數(shù)大約是4網(wǎng)眼/cm的金屬帶。
第二送氣室142具有與第一送氣室122的供氣孔122a和122b相同的供氣孔142a和沖孔142b，由上述冷氣流產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的冷氣從連續(xù)多層纖維材料單元150的下面向上吹。第二收氣室141具有與第一收氣室121的供氣孔121a和沖孔121b相同的吸氣孔141a和沖孔141b，冷氣由第二送氣室142向上吹，通過(guò)連續(xù)多層纖維材料單元150吸氣并返回到冷氣流產(chǎn)生裝置內(nèi)。
至于要吹過(guò)加熱的連續(xù)多層纖維材料單元150的冷氣，可以使用常溫的氣體(大氣)。在這種情況下，上述冷氣流產(chǎn)生裝置是由簡(jiǎn)單的風(fēng)扇構(gòu)成的，其從加熱加熱室10外部吸入空氣，然后將空氣從第二收氣室141排出。由于在第二收氣室141的吸氣孔141a處具有風(fēng)扇或類似的裝置而將第二收氣室141內(nèi)的空氣強(qiáng)制排出，提高了排氣效率。
至少懸掛第一和第三網(wǎng)眼帶101-103的滾子之一具有第二加熱部件，該加熱部件由一片電熱絲或類似元件構(gòu)成，在第一至第三網(wǎng)眼帶101-103的任何給定部分接觸連續(xù)多層纖維材料單元150之前，將其預(yù)加熱至大約與加熱加熱室10中要求的溫度相同的溫度。
特別是，當(dāng)?shù)谝痪W(wǎng)眼帶101給定部分移動(dòng)穿過(guò)冷卻部分140時(shí)其溫度下降因此將第一網(wǎng)眼帶101的這部分在進(jìn)入加熱部分120之前被預(yù)加熱至預(yù)定溫度，以便防止在加熱部分120加熱連續(xù)多層纖維材料單元150的效率下降。在第二網(wǎng)眼帶102的給定部分與連續(xù)多層纖維材料單元150分離后，第二網(wǎng)眼帶102給定部分的溫度也在其接觸連續(xù)多層纖維材料單元之前降低，因此第二網(wǎng)眼帶102的這部分在再次接觸連續(xù)多層纖維材料150之前也被加熱到預(yù)定溫度，以便防止在加熱部分120加熱連續(xù)多層纖維材料單元150的效率下降。第三網(wǎng)眼帶103的給定部分在第二送氣室142和第二收氣室141之間移動(dòng)時(shí)，由于第三網(wǎng)眼帶103的給定部分接觸冷氣而使第三網(wǎng)眼帶103給定部分的溫度下降，因比，在其接觸連續(xù)多層纖維材料單元150之前將其加熱到預(yù)定溫度，以便防止被擠壓的連續(xù)多層纖維材料單元150上部的溫度迅速下降。結(jié)果，當(dāng)連續(xù)多層纖維材料單元150保持在在加熱部分120中加熱的溫度時(shí)將其整體從表面至芯部均勻擠壓，克服了這樣的問(wèn)題，即連續(xù)多層纖維材料單元150在由于溫度降低而開始固化之前受到擠壓。
接下來(lái)說(shuō)明采用如10所示的形成裝置由具有2-6旦細(xì)度的旋覆纖維形成具有0.038-0.043g/cm3松密度和35mm厚度的連續(xù)纖維材料單元的過(guò)程。(2-1)準(zhǔn)備過(guò)程首先，準(zhǔn)備好類似于第一實(shí)施例中的多層纖維材料塊50的連續(xù)多層纖維材料單元150。接著，調(diào)節(jié)第二網(wǎng)眼帶102的位置；第二網(wǎng)眼帶102垂直移動(dòng)到連續(xù)多層纖維材料單元150不接觸第二網(wǎng)眼帶102的位置，該連續(xù)多層纖維材料150已被兩通風(fēng)片111和112夾住并安裝在第一網(wǎng)眼帶101上。由于連續(xù)多層纖維材料單元150形成的連續(xù)纖維集料的厚度是35mm，因此調(diào)節(jié)第三網(wǎng)眼帶103的位置；第三網(wǎng)眼帶103垂直移動(dòng)，以便使連續(xù)多層纖維材料單元150的厚度在冷卻部分140變成35mm。設(shè)定網(wǎng)眼帶101-103的旋轉(zhuǎn)速度，以便使輸送連續(xù)多層纖維材料單元150為0.5m/min。
至于加熱部分120，根據(jù)纖維的物理特性設(shè)定加熱空氣的溫度、吹送空氣的速度以及類似參數(shù)。特別是，連續(xù)多層纖維材料單元150由這樣的旋覆纖維單紗構(gòu)成，該旋覆纖維具有上述的聚丙烯芯部和聚乙烯外皮部。因此，要求將連續(xù)多層纖維材料單元150加熱到高于聚乙烯熔點(diǎn)并低于聚丙烯熔點(diǎn)的溫度，同時(shí)將連續(xù)多層纖維材料低于150輸送到加熱部分120的下游端。在該實(shí)施例中，將熱氣溫度設(shè)定到大約140℃，將熱氣速度設(shè)定在0.3-0.8m/sec的范圍內(nèi)。
至于冷卻部分140，根據(jù)當(dāng)已經(jīng)被加熱和擠壓的連續(xù)多層纖維材料150輸送到擠壓部分的下游端時(shí)聚乙烯即連續(xù)多層纖維材料單元150中纖維的成分之一必須冷卻到低于聚乙烯熔點(diǎn)的實(shí)際情況來(lái)設(shè)定和冷氣的溫度和速度以及類似參數(shù)。要求連續(xù)多層纖維材料單元150沿厚度方向從下表面(第一網(wǎng)眼帶101)向上表面(向第三網(wǎng)眼帶103)均勻冷卻。因此在該實(shí)施例中，冷氣溫度設(shè)定到大約常溫，冷氣速度設(shè)定到速度范圍為0.2-0.3m/sec。
在如上所述調(diào)節(jié)各部分后，將連續(xù)多層纖維材料單元150喂送進(jìn)加熱加熱室100中，連續(xù)多層纖維材料單元150被通風(fēng)片112和111分別在上下側(cè)夾住。(2-2)加熱過(guò)程在將連續(xù)多層纖維材料單元150喂送進(jìn)加熱加熱室100中后，其首先被輸送經(jīng)加熱部分120內(nèi)。當(dāng)將連續(xù)多層纖維材料單元150輸送通過(guò)加熱部分120時(shí)，由直接從連續(xù)多層纖維材料單元150的下部向上吹送的熱氣對(duì)其進(jìn)行加熱。結(jié)果，構(gòu)成纖維外皮部分的聚乙烯熔化，引起連續(xù)多層纖維材料單元150的纖維熔接在一起。在此過(guò)程中，連續(xù)多層纖維材料單元150由圖11所示的向上熱氣流保持浮在第一網(wǎng)眼帶101之上，作用在每根纖維上的重力由氣流抵消。這樣，在連續(xù)多層纖維材料單元150中的纖維保持在與其被事先加熱相同的狀態(tài)下彼此熱熔接。通風(fēng)片111和112所需特性與在第一實(shí)施例中的特性相同，該實(shí)施例中所需的一對(duì)重塊113與第一實(shí)施例中所需的重塊相同。因此，這兩不作詳細(xì)說(shuō)明了。(2-3)擠壓過(guò)程在通過(guò)第一和第二網(wǎng)眼帶101和103將連續(xù)多層纖維材料單元150擠壓后，將其輸送通過(guò)冷卻部分140，同時(shí)保持由第一和第二網(wǎng)眼帶101和103擠壓。在冷卻部分140中，直接從連續(xù)多層纖維材料單元150的通道之下向上吹送冷氣。因此，連續(xù)多層纖維材料單元150逐漸冷卻，纖維的聚乙烯部分在將多層纖維材料塊50從帶101和103的擠壓效應(yīng)中釋放前固化。
在將連續(xù)多層纖維材料單元150穿過(guò)冷卻部分140后，將其從加熱加熱室100中排出，從連續(xù)多層纖維材料單元150上去除通風(fēng)片111和112。因此，獲得連續(xù)多層纖維材料單元150。將獲得的連續(xù)纖維集料單元根據(jù)用途切成不同尺寸的多個(gè)小片纖維集料。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，連續(xù)多層纖維材料單元150安裝在輸送器上并喂送進(jìn)加熱加熱室101中，加熱加熱室101將連續(xù)多層纖維材料單元150連續(xù)加熱到預(yù)定溫度而不對(duì)其擠壓，然后在加熱后立即連續(xù)冷卻連續(xù)多層纖維材料單元150，同時(shí)保持對(duì)其擠壓。因此可以連續(xù)形成具有預(yù)定松密度和預(yù)定厚度的連續(xù)纖維集料單元。通過(guò)直接從連續(xù)多層纖維材料150下部向上吹送熱氣而保持連續(xù)多層纖維材料單元150浮起的效應(yīng)和放置通風(fēng)片與連續(xù)多層纖維材料單元150的下表面接觸的效應(yīng)與第一實(shí)施例中的效應(yīng)相同。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在第一實(shí)施例中使用一多對(duì)上下模子和能連續(xù)移動(dòng)多對(duì)上下模子的加熱加熱室用于形成連續(xù)纖維集料單元。在該實(shí)施例中的準(zhǔn)備過(guò)程與上述第一實(shí)施例中的相同，因此這里將不作說(shuō)明了。下面將接著說(shuō)明該實(shí)施例中的加熱過(guò)程的細(xì)節(jié)包括擠壓和冷卻過(guò)程。(實(shí)施例3)在本發(fā)明的該實(shí)施例中，通過(guò)準(zhǔn)備在本發(fā)明第一實(shí)施例中使用的多對(duì)上下模子、能連續(xù)移動(dòng)多對(duì)上下模子的加熱加熱室而形成連續(xù)纖維集料單元。(3-1)準(zhǔn)備過(guò)程該實(shí)施例中的準(zhǔn)備過(guò)程與上述第一實(shí)施例中的相同，因此這里就不對(duì)其細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明了，下面講說(shuō)明本實(shí)施例的加熱、擠壓和冷卻過(guò)程的細(xì)節(jié)。(3-2)加熱過(guò)程象在第一實(shí)施例中一樣，多層纖維材料塊50放置在每個(gè)下模子32上。在這個(gè)階段，上模子22的位置使得在上模子22和在上側(cè)的通風(fēng)片5之間形成間隙。加熱加熱室內(nèi)部由加熱器12預(yù)加熱到要求的溫度。在這個(gè)狀態(tài)下，其上放置由多層纖維材料塊50的下模子21和設(shè)置在多層纖維材料塊50上的上模子22移進(jìn)加熱加熱室。加熱加熱室包含用于移動(dòng)上下模子22和21的移動(dòng)部件。在加熱加熱室中，上下模子22和21之間的距離通過(guò)模子移動(dòng)部件而保持在要求距離。上下模子之間的距離可以任意設(shè)置。如上所述，可以準(zhǔn)備多對(duì)上下模子，并使其連續(xù)移動(dòng)通過(guò)加熱加熱室。根據(jù)要求的加熱時(shí)間和模子移動(dòng)速度確定加熱加熱室的尺寸(長(zhǎng)度)。由于用于在加熱加熱室中加熱多層纖維材料塊50的方法與在上述實(shí)施例中的相同，因此這里就不對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明了。(3-3)擠壓過(guò)程在上述加熱加熱室中對(duì)整個(gè)多層纖維材料塊50加熱后，降下每個(gè)上述上模子22以將多層纖維材料塊50擠壓到要求厚度(松密度)。象在第一實(shí)施例中的下模子21一樣，每個(gè)下模子21具有為要求高度的隔片，并降下每個(gè)上模子22直到其接觸隔片為止上述上模子22移動(dòng)部件可以在擠壓區(qū)域中垂直移動(dòng)。象在第一實(shí)施例中一樣，當(dāng)由上述模子移動(dòng)部件移動(dòng)通過(guò)加熱加熱室時(shí)，每個(gè)上模子22已經(jīng)被加熱到與多層纖維材料塊50實(shí)際相同的溫度。
而且在該擠壓過(guò)程中，熱氣不象在第一實(shí)施例那樣被阻止，因此，擠壓多層纖維材料塊50，同時(shí)作用在每根纖維上的重力被熱氣流抵消。很明顯，在該擠壓過(guò)程中，要求從多層纖維材料塊50之上降下上模子22，同時(shí)由直接從多層纖維材料塊50下面的向上熱氣流保持多層纖維材料決50浮起。(3-4)冷卻過(guò)程在被擠壓到要求厚度后，保持?jǐn)D壓多層纖維材料塊50的上下模子22和21由上述移動(dòng)部件移出加熱加熱室，并完全冷卻，同時(shí)保持與其被移出加熱加熱室時(shí)的狀態(tài)相同的狀態(tài)，至于冷卻方法，可以使其自然冷卻，或采用冷卻扇或類似部件強(qiáng)制冷卻；可以采用任何冷卻部件作為該實(shí)施例的冷卻部件。在至少多層纖維材料塊50接觸上下模子22和21的表面層溫度降低到聚乙烯熔點(diǎn)以下后，向上移動(dòng)上模子22，并且將多層纖維材料塊50移出下模子21。在此階段，多層纖維材料塊50還牢固地與通風(fēng)片23和25接觸。但是，實(shí)際上多層纖維材料塊50與多層纖維材料塊55(圖9)相同。根據(jù)該實(shí)施例，在取出多層纖維材料塊50后，可以設(shè)置下一個(gè)多層纖維材料決50以重復(fù)加熱-擠壓-冷卻過(guò)程，使得其就象連續(xù)生產(chǎn)大量纖維集料一樣。在除上述以外的該實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)和其效應(yīng)與上述實(shí)施例中的相同。此外，如上所述，在該實(shí)施例的這一結(jié)構(gòu)的情況下，可以高效生產(chǎn)大量纖維集料塊。裝置的尺寸和上下模子的對(duì)數(shù)應(yīng)根據(jù)多層纖維材料塊50的加熱時(shí)間、擠壓時(shí)間和冷卻時(shí)間以及多層纖維材料塊50移動(dòng)的速度來(lái)確定。
這里已經(jīng)參照公開的結(jié)構(gòu)說(shuō)明了本發(fā)明，本發(fā)明不限于給出的細(xì)節(jié)，本申請(qǐng)?jiān)噲D覆蓋在下面的權(quán)利要求的改進(jìn)和范圍內(nèi)的變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種纖維集料的形成方法，其中對(duì)纖維進(jìn)行加熱以使其彼此熔接，所述方法包括加熱步驟，向上對(duì)纖維塊下部施加熱氣，以便使熱氣穿過(guò)所述纖維塊而使其浮起，其中在纖維塊浮起時(shí)至少熔化部分纖維；擠壓步驟，在基本垂直方向?qū)⒓訜岬睦w維塊擠壓到要求的高度；以及冷卻步驟，冷卻擠壓的纖維塊以便固化在纖維彼此交叉部分的纖維熔化部分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中纖維決包括層疊的纖維層，纖維層中的纖維基本在相同方向延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述擠壓步驟，向上的熱氣施加在下纖維決上以使熱氣穿過(guò)纖維塊。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述擠壓步驟，纖維塊由向上的熱氣浮起。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述擠壓步驟中的熱氣速度低于在所述加熱步驟中的熱氣速度。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中采用擠壓件完成所述擠壓步驟，在所述擠壓件與纖維塊接觸之前對(duì)其加熱。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括準(zhǔn)備步驟，在所述加熱步驟之前在透氣支承件上放置纖維塊，同時(shí)在纖維塊和透氣支承件之間插入透氣片，所述透氣片與纖維塊結(jié)合。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中透氣片固定在支撐件上的至少一部分上，并且在所述加熱步驟，當(dāng)纖維塊在所述透氣片上時(shí)所述纖維塊從所述支承件浮起。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述準(zhǔn)備步驟包括在上纖維塊上部放置透氣片的步驟。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中透氣片的熔點(diǎn)高于纖維熔點(diǎn)
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中透氣片可在所述加熱步驟中膨脹。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中透氣片由具有類似于纖維塊的孔隙率的泡沫材料制成。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其中進(jìn)一步包括分離步驟，在所述冷卻步驟后將透氣片與纖維塊上分離。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每根纖維由具有不同熔點(diǎn)的材料制成，并且在所述加熱步驟穿過(guò)纖維塊的加熱空氣的溫度高于具有較低熔點(diǎn)的材料之一的熔點(diǎn)，并且高于具有較高熔點(diǎn)的材料之一的軟化點(diǎn)，具有較高熔點(diǎn)的材料的軟化點(diǎn)低于具有較高熔點(diǎn)的材料之一的熔點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述纖維為烯烴類樹脂材料。
16.一種由權(quán)利要求所述方法生產(chǎn)的纖維集料。
17.一種形成纖維集料的纖維集料形成裝置，其中將纖維加熱以使其彼此熔接，所述裝置包括支撐部件，用于支撐纖維決；熱氣形成部件，用于向著纖維塊下部向上施加熱氣，以使熱氣穿過(guò)纖維塊并使纖維塊從所述支撐部件浮起，其中當(dāng)纖維塊浮起時(shí)至少一部分纖維熔化；擠壓部件，用于在基本垂直方向?qū)⒓訜岬睦w維塊擠壓到要求的高度；以及姿態(tài)調(diào)節(jié)部件，用于調(diào)節(jié)浮起的纖維塊的姿態(tài)。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中在將纖維決下部施加向上的熱氣時(shí)所述擠壓部件擠壓纖維塊。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述纖維塊支撐在所述支撐部件上，使纖維決和支撐部件之間插入透氣片，所述透氣片與纖維塊結(jié)合。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述姿態(tài)調(diào)節(jié)部件具有固定部件，用于固定至少一部分所述透氣片。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中透氣片放置在纖維塊的上部。
22.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述擠壓部件包括相對(duì)于所述支撐部件并在所述支撐部件上面設(shè)置的進(jìn)行基本垂直移動(dòng)的板。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述板還起所述姿態(tài)調(diào)節(jié)部件的作用以停止在有熱氣浮起的所述纖維決上部。
24.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述支撐部件呈喂送帶的形式，用于帶動(dòng)和喂送纖維塊。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述姿態(tài)調(diào)節(jié)部件是在熱氣施加在纖維塊上的區(qū)域中相對(duì)所述喂送帶設(shè)置的導(dǎo)向帶，其中所述導(dǎo)向帶用于接觸纖維塊以引導(dǎo)纖維塊，
26.如權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述擠壓部件包括相對(duì)所述喂送帶設(shè)置的擠壓帶，具有相應(yīng)于在關(guān)于纖維塊喂送方向的所述熱氣產(chǎn)生部件下游的纖維集料厚度的間隙。
27.如權(quán)利要求24所述的裝置，進(jìn)一步包括冷卻部件，設(shè)置在所述喂送帶和所述擠壓帶彼比相對(duì)設(shè)置的區(qū)域中。用于冷卻有熱氣加熱的并由所述擠壓帶擠壓的纖維塊。
28.一種包括彼此在纖維交叉點(diǎn)熔接的纖維的纖維集料，其中纖維集料的松密度不超過(guò)0.06g/cm3。
29.如權(quán)利要求28所述的纖維集料，其中纖維集料的松密度不超過(guò)0.03g/cm3。
30.如權(quán)利要求28所述的纖維集料，其中所述纖維集料的厚度不低于15mm并且不高于60mm。
全文摘要
一種將纖維彼此熔接的纖維集料形成方法,該方法包括加熱步驟,向上對(duì)纖維塊下部施加熱氣,以便使熱氣穿過(guò)所述纖維塊而使其浮起,其中在纖維塊浮起時(shí)至少熔化部分纖維;擠壓步驟,在基本垂直方向?qū)⒓訜岬睦w維塊擠壓到要求的高度;以及冷卻步驟,冷卻擠壓的纖維塊以便固化在纖維彼此交叉部分的纖維熔化部分。
文檔編號(hào)D04H1/542GK1321572SQ01120760
公開日2001年11月14日 申請(qǐng)日期2001年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月13日
發(fā)明者中村全男, 長(zhǎng)谷哲也, 森田晴夫, 山本肇, 清水英一郎, 宇田川健太, 北畠健二 申請(qǐng)人:日本井上株式會(huì)社, 佳能株式會(huì)社