用于制造三维卷曲的皮芯短纤维的方法和这种皮芯短纤维.pdf

本发明涉及一种用于生产具有三维卷曲的皮芯短纤维的方法以及这种皮芯短纤维。在此挤出具有对称的皮芯结构的纤维，它由具有用于芯的聚合物组分A和用于皮的聚合物组分B的两种不同的聚合物熔体组成。为了在纤维中产生尽可能强的三维卷曲，通过至少3m/s吹风速度的准确的冷却空气流对纤维进行冷却，其中在将纤维合并成纤维束后在纤维生产线中在最大温度负荷下进行多级处理，该温度低于纤维皮中聚合物组分B的玻璃化温度。由此能够在多级处理后、切割纤维前实现高度的三维卷曲。

1.  一种用于制造具有三维卷曲的皮芯短纤维的方法，具有下列步骤：

1.  1挤出具有对称的皮芯结构的纤维，该纤维由具有用于芯的聚合物组分A和用于皮的聚合物组分B的两种不同的聚合物熔体组成；

1.  2通过在一侧指向纤维的、具有至少3m/s吹风速度的冷却空气流向纤维吹气；

1.  3使纤维组合并成纤维束；

1.  4在纤维生产线中在低于聚合物组分B的玻璃化温度(T_g)的温度下进行多级处理；以及

1.  5以预定的切割长度将纤维切割成短纤维。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，挤出具有空心芯的纤维，该空心芯具有在中心形成的至少为纤维横截面的2％的空心部分。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，挤出纤维的空心芯，该空心芯具有最大为纤维横截面的30％的空心部分。

4.  根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过具有C形孔横截面的喷嘴孔挤出所述纤维。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，挤出具有皮的纤维，所述皮以基本上同轴形成的、在纤维横截面的5％至50％范围内的环面包围所述芯。

6.  根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，为了冷却所述纤维，冷却空气具有5℃至30℃范围内的空气温度。

7.  根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维通过具有多个喷嘴孔的矩形纺丝喷嘴挤出成单丝束，并通过横向流吹气来冷却，其中使冷却空气流从外面朝单丝束定向。

8.  根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维通过具有多个喷嘴孔的环形纺丝喷嘴挤出成单丝罩并且通过芯吹气冷却，其中冷却空气流从内部朝单丝帘幕定向。

9.  根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在挤出后以100m/min至1000m/min范围内的牵引速度牵引所述纤维。

10.  根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，聚合物组分A主要是聚烯烃，聚合物组分B主要是聚酯。

11.  根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维在多级处理后具有2den至20den范围内的单丝纤度。

12.  一种具有三维卷曲的皮芯短纤维，该皮芯短纤维由芯中的聚合物组分A和皮中的聚合物组分B组成，其特征在于，所述两种聚合物组分在纤维横截面中对称地挤出，并且聚合物组分B在纤维横截面内部在一个纤维侧上具有细的结晶结构，而在相对的纤维侧上具有粗的结晶结构。

13.  根据权利要求12所述的皮芯短纤维，其特征在于，所述芯设计成空心的并且在中心具有由气态流体填充的至少为纤维横截面的2％的空心部分。

14.  根据权利要求13所述的皮芯短纤维，其特征在于，挤出具有最大为纤维横截面的30％的空心部分的芯。

15.  根据权利要求12至14中任一项所述的皮芯短纤维，其特征在于，所述皮以基本上同轴构成的、在5％至50％纤维横截面范围内的环面包围所述芯。

16.  根据权利要求12至15中任一项所述的皮芯短纤维，其特征在于，皮具有以1至1.5倍之间的系数大于芯的材料密度的材料密度。

17.  根据权利要求12至16中任一项所述的皮芯短纤维，其特征在于，聚合物组分A由聚烯烃构成，聚合物组分B由聚酯构成。

18.  根据权利要求17所述的皮芯短纤维，其特征在于，所述芯由PP聚合物构成，而所述皮由PET聚合物构成。

19.  根据权利要求12至18中任一项所述的皮芯短纤维，其特征在于，纤维的自卷曲在每1英寸(25.4mm)的纤维长度5至12圈的范围内。

20.  具有至少一部分短纤维的纤维无纺制品，其特征在于，所述短纤维由按照权利要求12至19中任一项所述的皮芯短纤维构成。

21.  根据权利要求20所述的纤维无纺制品，其特征在于，所述短纤维以梳理纤维网的形式存在，其中短纤维在纤维网中通过热固化方法在交叉点相互熔融。

22.  根据权利要求20或21所述的纤维无纺制品，其特征在于，所述短纤维在无纺织物中粘合成三维纤维结构。

23.  根据权利要求20至22中任一项所述的纤维无纺制品，其特征在于，由短纤维构成的无纺织物尤其设计成隔热材料、隔音材料或软垫材料。

用于制造三维卷曲的皮芯短纤维的方法和这种皮芯短纤维
技术领域
本发明涉及一种用于通过挤出和冷却纤维并通过接着在直到将纤维切割成短纤维的纤维生产线中的多级处理来制造具有三维卷曲的皮芯短纤维的方法，还涉及一种由多种聚合物组分组成的、具有三维卷曲的皮芯短纤维。
背景技术
合成短纤维越来越多地用于生产纤维无纺材料，其中尤其是纤维的外部特征以及连接可能性是特殊的表征参数。在此已经证实，其中纤维皮具有可热粘合的聚合材料的、具有皮芯特征的短纤维特别适于通过热粘合得到预固化/加固的无纺织物层。这种无纺织物层优选用于多层无纺材料，因为纤维的混合主要发生在各个层之间。例如由JP 2-191717已知这种皮芯纤维。
在已知的皮芯短纤维中纤维由两种不同的聚合物组分挤出，以在纤维皮中得到对于热粘合有利的材料。此外这样选择聚合物组分，使得所述聚合物组分在冷却后具有不同的收缩特性，这在继续处理时导致纤维自卷曲。在此，通过在纤维横截面内部偏心地形成芯，并通过由此在纤维两侧调整出明显不同的、进一步加强自卷曲效应的材料性质，从而特别加强这种也作为所谓的三维卷曲已知的纤维特性。在纤维的熔融纺制后对纤维进行拉伸、机械地卷曲变形，并在约100℃时收缩处理后将其切成短纤维。
但是芯在纤维横截面内部的偏心布置存在这样的缺点，即，在局部不能由相应的第二聚合物组分形成足够的外皮，这尤其是在热粘合特性上妨碍继续处理工艺。由此产生另一个缺点，即，所形成的三维卷曲主要是基于聚合物组分之间的差别。
由US 2004，0234757 A1同样已知一种这样的皮芯短纤维和其制造工艺，其中在纤维横截面内部的这种用于产生三维卷曲的偏心结构还通过对纤维单侧加载冷却空气流而得以改善。但是由于随后的在最高200℃的温度下的用于使卷曲定型的热处理，在基本上消除了由冷却引起的结构变化，由此卷曲仍保持基本上只通过聚合物组分的差别而确定的。此外，纤维具有导致上述缺点的设计成偏心的皮芯结构。
由EP 0 891 433 B1给出一种皮芯短纤维，其中纤维具有对称的皮芯结构。但是此处纤维由一种聚合物组分组成，该纤维通过氧化而在边缘区域中分解并因此显示出皮芯结构。但是这种纤维具有对形成自卷曲非常不利的特性，使得机械卷曲无可避免。机械卷曲、也称为所谓的两维卷曲原则上导致纤维较小的膨松能力和丰满度。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于制造具有三维卷曲的皮芯短纤维的方法以及这种皮芯短纤维，其中尽管具有高度的自卷曲仍能保证良好的热粘合性。
按照本发明，这个目的通过具有权利要求1所述特征的方法以及根据权利要求12所述的皮芯短纤维来实现。
本发明的有利的改进方案由相应的从属权利要求的特征和特征组合限定。
本发明的突出特征是，使皮芯短纤维在其周边上具有均匀分布的聚合物组分，其特性可以与后续处理过程相协调。由此通过各熔化点对每个纤维可靠地形成有利的热粘合。在此已经出人意料地证实，在纤维固化时尤其是在皮的区域中通过准确的/强烈的(scharf)吹气产生的不同结晶度导致高度自卷曲，这种自卷曲通过在皮与芯之间形成的材料差别进一步强化。但是在此重要的是，在纤维熔融纺丝后进行的多级处理在纤维生产线中在低于纤维皮中的聚合物组分的玻璃化温度/玻璃态转变温度的温度下进行。由此避免削弱由于纤维各侧的不同冷却过程所引起的结构变化。不同的结晶度在下面的处理尤其是拉伸时导致显著的纤维卷曲。
此外，按照本发明的皮芯短纤维在对称设计的皮芯结构中在纤维一侧上具有细的结晶结构，而在相对的纤维侧上具有明显较粗的结晶结构。因此纤维在多级处理后显示出强烈明显的三维(3D)卷曲，它导致纤维的膨松的和大体积的特征。由此也能够使这种纤维有利地用作填充材料。由于突出的热粘合性，按照本发明的短纤维也优选适用于多层无纺制品。
已经证实，通过挤出具有空心芯的纤维——该空心芯具有在中心形成的至少为2％纤维横截面的空心部分，能够进一步改善在皮芯短纤维中的三维卷曲。在此，空心部分最大可占据30％的纤维横截面的尺寸。通过空心部分实现通过冷却空气加载的纤维侧与相对的纤维侧之间的分隔，从而在两个纤维侧上形成更为强烈的由冷却引起的结构变化。此外，在膨松性相同的情况下提高纤维弹性。
优选地通过具有C形的孔横截面的喷嘴孔挤出(形成)纤维的空心横截面。由此能够在纤维横截面的空心部分中实现气体介质、优选为环境空气的填充。因此，包含在空心部分中的空气在纤维侧之间附加地起到隔绝的作用，从而通过单侧冷却产生的结构变化可以表现得更为强烈。此外，在纤维内部的填充使得弹性提高，从而尤其是可在纤维上保证较高的弹性回弹。
根据继续加工的要求不同，挤出具有这样的皮的皮芯短纤维，该皮以基本同轴构成的、占纤维横截面(积)的5％至50％范围内的环面包围芯。由此在皮芯短纤维的这种设计方案中得到高的柔性，用以不同的比例实现聚合物组分的不同组合。
为了提高由具有至少3m/s的吹风速度的准确的吹气所引起的吹气纤维侧与不吹气纤维侧之间的冷却差别，按照本发明方法的一个有利改进方案，利用具有5℃至30℃范围内的空气温度的冷却空气来进行纤维的冷却。优选地将具有低于20℃的温度的冷却空气引导到刚挤出的纤维上。
在此不仅可以通过矩形纺丝喷嘴也可以通过环形纺丝喷嘴来实现纤维的挤出。在使用具有多个喷嘴孔的矩形纺丝喷嘴时，沿着横流吹气来导引通过喷嘴孔挤出的单丝束，并且通过冷却空气流从外部对其进行冷却。
在使用具有多个喷嘴孔的环形纺丝喷嘴时，优选通过芯吹气来冷却挤出成单丝帘幕(Filamentschleier)的纤维，在芯吹气中，冷却空气流径向地从内向外流动穿过环形的单丝帘幕。
优选在挤出后以100m/min至1000m/min范围内的牵引速度拉出纤维，从而既可以连续地也可以不连续地在纤维生产线上对纤维进行后续加工。
为了在皮芯短纤维中得到尽可能有利的热粘合特性，皮由低熔点的聚合物例如共聚酯或者石蜡挤出。与此不同，芯优选由聚烯烃如PP聚合物挤出，这被视为成本低廉的填充材料。
按照本发明的皮芯短纤维的突出之处除了显示出高度三维卷曲还在于出其高的形状稳定性，因为在加工成无纺织物时基本上只利用纤维皮区域中的聚合物组分来形成热粘合。在此纤维芯中的聚合物组分保持基本上不受影响。在纤维中产生的自卷曲尤其是确保产生大体积的较轻的纤维结构，从而可以由所述纤维结构制造加工具有高多孔性和良好恢复能力的大体积无纺织物。
纤维较轻的比重尤其是一方面通过最大为纤维横截面30％的、较大的空心部分实现，另一方面通过选择特别是在皮中具有比在芯中大的材料密度的材料实现。在此已经证实，如果皮的材料密度以1至1.5倍之间的系数大于芯的材料密度，则是特别有利的。
由于单侧较快的冷却以及在纤维横截面上可能的期望的材料分布的不均匀性所产生的纤维自卷曲在每1英寸纤维长度(对应于25.4mm的纤维长度)5至12圈的范围内。这种卷曲尤其适用于由此形成膨松的无纺织物。
已经证实，这种皮芯短纤维的应用优选在低纤度范围内，因此特别有利的方法变型是，在多级处理后产生具有在2den至20den范围内的单丝纤度的纤维。
按照本发明的纤维无纺制品特别突出的是，能够以简单的方式和方法通过例如用热空气加载来形成纤维粘合。此外，不仅能够制造多层的纤维无纺织物而且制造成型挤压件或者半成品。同样，由于其膨松性可以将纤维无纺制品用作为填充材料。
按照本发明的短纤维优选通过梳理加工成纤维网(Flor)。其中纤维网中的短纤维的固化能够以简单的方式和方法由通过使短纤维交叉点熔化实现的热固化来实现。为此例如通过加热的空气或者通过辐射加热元件来加热纤维网。但是也存在进行超声波固化的可能性，在超声波固化中，仅仅在纤维与其它纤维的交叉点上通过摩擦至出现熔化来加热纤维。
由于较高度的自卷曲，纤维优选适于在无纺织物中产生三维纤维结构。在此无纺织物具有特殊的优点，即，即使在机械负荷之后也能基本上复原形状。由于纤维特殊的特性，可以在很长的时间段内利用这种效应。
因此由短纤维形成的无纺织物尤其构造成隔热材料、隔音材料或填充材料。这种材料的突出之处尤其在于，由于按照本发明的皮芯短纤维而可能实现的小的单位面积的体积。因此可以通过使用较少的原料来制造这种无纺织物。
附图说明
下面借助于几个实施例在参考附图的情况下详细描述按照本发明的方法。在附图中：
图1示意性示出一个用于挤出许多纤维的熔融纺制设备的侧视图；
图2示意性示出按照图1的实施例的横截面图；
图3示意性示出一个用于多级处理许多皮芯纤维的纤维生产线的侧视图；
图4示意性示出皮芯短纤维的实施例的横截面；
图5示意性示出按照本发明的皮芯短纤维的另一实施例的横截面；
图6示意性示出一个用于挤出许多皮芯纤维的熔融纺制设备的另一实施例的横截面图。
具体实施方式
图1和3中所示的装置部件构成用于执行按照本发明的方法的装置的一个实施例。这种短纤维制造装置具有这样的特点，即在多级处理前中间存储/暂时存储通过熔融纺丝挤出的纤维。由此在熔融纺制纤维时和在多级处理纤维时能够实现不同的生产速度和不同的材料流(量)，并且针对相应的工艺段进行优化。在制造工艺的第一级中，挤出多个皮芯纤维并且作为所谓的纤维束将其铺放在用于中间存储的条筒内。
在图1和2中以多个视图示意性示出这种熔融纺制设备的实施例。图1以侧视图示出熔融纺制设备，在图2中以横向剖视图示出熔融纺制设备。因此在没有明确说明引用其中一个附图时，下面的描述适用于这两个附图。
所述熔融纺制设备具有一与熔体制备装置2连接的纺丝装置1。在这个实施例中该熔体制备装置2由两个熔体源3.1和3.2构成，所述熔体源通过熔体分配系统4.1和4.2与纺丝装置1连接。在这个实施例中熔体源3.1和3.2示出为分别使一种聚合材料熔化的挤出机。因此能够通过第一熔体源3.1将第一聚合物组分A、通过第二熔体源3.2将第二聚合物组分B分别制备成一种输送到纺织装置1的聚合物熔体。
所述纺丝装置1具有多个在纺丝箱7中并排设置的纺丝喷嘴机构5.1、5.2和5.3。所述纺丝喷嘴机构5.1、5.2和5.3与熔体分配系统4.1和4.2相联接。在纺丝喷嘴机构5.1、5.2和5.3的内部设有输送和导引机构，用于将输送的熔体流分别通过安装在纺丝喷嘴机构下侧上的矩形喷嘴板中的多个喷嘴孔挤出。在现有技术中已知这种皮芯纤维的挤出，因此这里省去对装置部件的详细描述和设计的说明。
为了挤出具有空心芯的皮芯纤维，采用特殊的喷嘴孔，所述喷嘴孔具有C形的孔横截面。由此能够产生具有气态流体的填充物的纤维。这里气态流体由在纤维周围环境中存在的环境气体形成。因为所述周围环境基本上由环境空气来确定，因此空气进入到纤维芯的空心部分中。
每个配设给纺丝喷嘴机构5.1至5.3的矩形喷嘴板6.1、6.2和6.3产生多个皮芯纤维，它们作为在纤维组(Faserschar)中的单丝束排出并被牵引。因此通过喷嘴板6.1挤出单丝束12.1，通过喷嘴板6.2挤出单丝束12.2，等等。
在纺丝箱7下方设置一冷却装置8。该冷却装置8对于每个单丝束12.1至12.3分别具有一个冷却井筒9.1、9.2和9.3，引导单丝束通过冷却井筒以进行冷却。在冷却井筒9.1、9.2和9.3的一侧上构造一直接与一压力室11相联接的吹气壁10。该压力室11与冷却空气源(这里未示出)相连接，通过该冷却空气源将具有过压的冷却空气输送到压力室11中，使得吹气壁10产生冷却空气流，该冷却空气流基本横向于单丝束12.1至12.3的行进方向定向。
在冷却装置8下防设有多个上油辊13.1至13.6以及多个转向滚轮14.1至14.3，通过它们使单丝束12.1、12.2和12.3合并成纤维束(Tow)22。其中主要通过牵引机构15来实现单丝束12.1至12.3的牵引，所述牵引机构具有多个在其上引导纤维束的牵引辊16。牵引机构15之后设置一输送机构17，它具有一转向辊18以及两个设置在后面的绞盘19.1至19.2。所述绞盘19.1和19.2以相同的圆周速度被驱动，其中在绞盘19.1与19.2之间引导的纤维束被输送到保持在输送机构17下方的条筒20中。该条筒20保持在条筒保持装置21中，所述条筒保持装置21使条筒运动，从而可以使纤维束22均匀分布地铺放在条筒20内。
为了进一步处理纤维，在填充条筒20后，将条筒20放置到所谓的条筒架中，用以在第二工艺序列中在纤维上进行多级处理。在图3中示出纤维生产线实施例的装置部件，以在多级处理后将纤维条切割成按照本发明的皮芯纤维。在纤维生产线的始端处设置一保持多个条筒20的条筒架23。条筒架配设有一合并牵引机构24，通过它作为纤维束牵引并合并存储在条筒中的纤维。接着将纤维束22输送给多个处理装置并且在末端通过切割装置29将其切割成预定长度的短纤维。所述处理装置包括第一拉伸机构25.1、处理室26、第二拉伸机构25.2、干燥装置27和拉力调整装置28。
第一拉伸机构25.1直接设置在合并牵引机构24旁边。该拉伸机构25.1的后面是第二牵引机构25.2，其中每个拉伸机构25.1和25.2都具有多个拉伸辊。以在拉伸机构25.1和25.2的拉伸辊上的一圈卷绕来导引纤维束条22。驱动拉伸机构25.1和25.2的拉伸辊，此时拉伸机构25.1和25.2的拉伸辊根据所期望的拉伸比以不同的圆周速度运行。为了同时对纤维进行热处理，可以根据要求的不同使拉伸机构25.1和25.2的拉伸辊具有冷却的辊壳或加热的辊壳。
为了处理例如为了加热纤维在第一拉伸机构25.1与第二拉伸机构25.2之间形成一处理通道26，在该处理通道中对纤维进行温湿度调节(Konditionieren)。由此存在借助于热空气或者借助于热蒸汽将纤维条调温到预定温度的可能性。可选择地，温湿度调节也包括对纤维条进行润湿。
拉伸机构25.2的后面是一干燥装置27，用以减少纤维条中的含湿量，从而获得在纤维中的卷曲的最终的定型。
在纤维生产线的末端设有拉力调整装置28以及切割装置29，用以将皮芯纤维的纤维条连续地切割成具有预定纤维长度的短纤维。
在图3中示出的纤维生产线在处理装置的结构和布置上是示例性的。因此在条筒架23与切割装置29之间能够加装附加的处理装置。对于多级拉伸例如可以在第二拉伸机构之后设置第三拉伸机构，其中在第二与第三拉伸机构之间可以进行附加的蒸汽处理。此外可以在干燥装置27的前面设置一铺放装置，用于改变纤维束22在纤维生产线内部的导向宽度。为了在皮芯纤维中产生极度的卷曲，还可以在干燥装置的前面设置一卷曲装置。
为了可以执行按照本发明的方法，下面的对熔融纺制设备和纤维生产线来说所必需的工艺调整是必要的。这样，为了在皮芯纤维中产生三维卷曲，在挤出后以准确的/强烈的冷却空气流对皮芯纤维吹气。为此通过吹气壁10产生吹风速度至少为3m/s的冷却空气流。已经证实，对于300至800m/min范围的牵引速度，吹气速度在3至8m/s的范围内调整。在挤出后对纤维条的猛烈吹气导致纤维的不均匀冷却，从而直接吹气的纤维侧比相对的未吹气的纤维侧更快地冷却。由此在特别是纤维皮层的结晶结构上得到不同的结构，这种结构尤其在多级处理后导致纤维强烈的三维卷曲。但是这里以明显低于纤维皮中的聚合物组分的玻璃化温度的温度进行多级处理。由此保证，不破坏在冷却期间形成的分子结构。因此纤维皮结构对于形成自卷曲尤其是决定性的。在制造皮芯纤维时，用于芯的聚合物组分A由聚丙烯构成，用于皮的聚合物组分B由聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylentereftalat)构成，在＜70℃的纤维最大温度负荷时进行多级处理。聚对苯二甲酸乙二醇酯的玻璃化温度T_g为75℃，从而在冷却期间，所形成的多级处理的分子结构得以保留。因此皮芯纤维的拉伸导致纤维内侧相对于纤维外侧不均匀的拉伸度，这种拉伸度尤其在纤维在干燥装置中放松后起到在纤维中形成强烈的三维卷曲的作用。
在图4中示意性示出皮芯纤维的纤维横截面。皮芯纤维30的纤维横截面在芯31与皮32之间具有对称的结构。因此芯31均匀地被皮32以环面包围。为了进行冷却，以220至300℃范围内的熔融温度挤出的纤维在前纤维侧38上以冷却空气流加载。冷却空气流以3至8m/sec范围内的吹风速度沿皮芯纤维30的方向上吹气。这里冷却空气的空气温度在5℃至30℃的范围内，优选地调整到18℃以下的温度。在皮芯纤维30固化时在前纤维侧38与后纤维侧39之间产生分子(结构)上的差别。尤其是皮32的聚合物组分B在纤维侧38和39上形成不同的结晶度。在前纤维侧38的区域内由于强烈的冷却形成较多的小晶体。在背向的、纤维侧39的区域中由于缓慢的冷却形成较少的、但是因而较大的晶体。在下面的多级处理中将利用这种由于固化形成的聚合物组分B的内部结构以及皮中的聚合物组分B与芯31中的聚合物组分A之间的材料差别，用以在皮芯纤维中形成非常强烈且均匀的三维卷曲。
特别是在空心纤维中，还能够进一步加强纤维中的三维卷曲的强化，因为在冷却期间在相对的纤维侧之间还能产生更大的差别。在图5中示出这种皮芯纤维的一个实施例。皮芯纤维30具有空心芯33，它被皮32对称地包围。由于空心芯33内部的空心部分在纤维冷却期间在纤维横截面内部不发生明显的热传导，因此在纤维横截面上的冷却不仅较快速地进行而且以前纤维侧38与后纤维侧39之间较大的差别进行。因此具有空心部分的皮芯纤维特别适合于形成大体积的和膨松的皮芯短纤维。已经证实，至少2％纤维横截面的空心部分已经比实心横截面得到明显的改善。为了一方面得到短纤维后续处理所需的纤维芯的外皮，并且另一方面在纤维侧之间产生尽可能大的冷却差，可以挤出具有最大为30％纤维横截面的空心部分的芯。在皮芯短纤维后续处理中对于热粘合有利的特性在按照本发明的方法和按照本发明的纤维中这样得到保证，即，使皮以基本同轴构成的环面在5至50％的纤维横截面的范围内包围芯。由此能够可靠且充分地在后续加工工艺中建立热粘合。
尤其是在纤维中具有空心部分的皮芯结构使得纤维具有较轻的比重，以由此产生大体积的无纺织物。通过为纤维芯选择具有比皮低的材料密度的聚合物组分，这种效果得到进一步改善。考虑到尤其是皮的组分由低熔点的聚合物构成，能够实现相当可观的密度差。因此可以实现1至1.5倍系数范围的差别，即，皮的聚合物组分具有以1至1.5倍的系数大于比芯的组分的密度的密度。
此外，包围在皮芯纤维空心空间中的气态流体还起到提高纤维弹性特性的作用，这尤其在纤维的弹性回弹中可以感觉到。已经测量到这种纤维位于60％的范围内的弹性回弹。此外，这样地有助于纤维的形状稳定性，即，在通过热固化方法进行后续处理时基本上只利用纤维皮组分以粘合纤维。因此为皮的组分选择一种具有比芯聚合物低的熔点或小的熔融指数值(MFI)的聚合物。因此即使在对无纺织物进行热固化时也基本上不影响芯区域中的纤维形状。
此外，包围在纤维空心部分中的尤其通过空气构成的气态流体在纤维冷却期间在不均匀地处理的各纤维侧之间构成有利的绝缘部。因此自卷曲效应进一步强化。这种纤维的自卷曲具有在每1英寸纤维长度7至10个弧线(Bogen)范围内的卷曲程度。
在图4和5所示的纤维横截面中，优选纤维芯中的聚合物组分A通过聚烯烃构成，短纤维皮中的聚合物组分B通过聚酯构成。在此也可以使用这类聚合物的改性物。但是对于特殊的使用场合，原则上也可以由聚酯形成聚合物组分A并且由聚烯烃形成聚合物组分B。
为了制造由这种纤维制成的无纺制品，尤其是这样一种组合已经得到证实，其中芯由PP聚合物构成，皮由PET聚合物构成。因此不仅在技术领域而且在卫生领域中都能够扩展无纺制品的广泛的使用范围。按照本发明的皮芯短纤维同样特别适合于形成非常大体积的、例如可以用作软垫(装饰)家具、垫子或被子的填充材料的无纺织物。但是由于突出的纤维热粘合特性也能够作为多层无纺织物使用，此时完全避免例如在针刺处理或水束针刺处理时产生的混合效应。因此能够制造没有明显的层混合的多层结构的无纺制品。
按照本发明的短纤维优选加工成梳理纤维网，其中可以通过简单的方式和方法进行随后的热固化。由于皮芯短纤维外层材料的较低的熔点，借助于加热空气的穿流就已经能够对纤维网进行调制(Konfektion)。同样存在通过辐射加热元件来产生纤维网的加热的可能性。但是特别有利的是，通过超声波固化来处理纤维网，从而仅在纤维与其它纤维的交叉点上通过摩擦将纤维加热至出现熔融。
纤维的皮芯结构在所制造的无纺织物中特别会导致形状稳定性，因为用于使纤维熔合所需的能量较少并因此使纤维的芯基本上保持不受影响。纤维的弹性特性以及自卷曲导致具有高多孔性和非常好的恢复能力的大体积无纺布，从而即使在受到多次机械负荷时也基本上保持不变。因此这种短纤维尤其适合于形成无纺织物中的三维纤维结构。
这样生产出的无纺织物优选设计成隔热材料或隔音材料。但是由于其形状稳定性它优选也适合于作为例如汽车领域中内部空间软垫的软垫材料。在此特别是也有利地表现出纤维的温度稳定性。
借助于装置的一个实施例来说明按照本发明的方法，在该装置中不连续地将纤维从熔融纺丝输送到切割。原则上也存在在连续的工艺流程中制造这种皮芯纤维的可能性。在这种情况下直接在挤出和牵引后将纤维条直接输入纤维生产线中。因此按照本发明的方法也延伸到所有用于加工短纤维的已知装置，其中尤其按照本发明设计冷却和多级处理的配置。
尤其是刚挤出的纤维的冷却也可以选择地通过其它单侧作用于纤维上的吹气装置完成。因此在图1中示出的装置也可以选择配有环形纺丝喷嘴。在图6中示出一个实施例，其中纺丝喷嘴机构5.1在其下侧上具有一环形纺丝喷嘴板36。该环形纺丝喷嘴板36导致将皮芯纤维的挤出成单丝帘幕35。为了冷却单丝帘幕35中的纤维条在单丝帘幕35内部设置一气芯37，它在其外壳上产生均匀的冷却空气流。因此该冷却空气流从内向外穿过单丝帘幕35，使得纤维条单侧被吹气。在这种情况下气芯37与冷却空气源的连接不仅可以从上面穿过纺丝喷嘴机构5.1构成而且可以选择在纺丝装置的下方构成。
附图标记列表
1                   纺织装置
2                   熔体制备装置
3.1，3.2            熔体源
4.1，4.2            熔体分配系统
5.1，5.2，5.3       纺丝喷嘴机构
6.1，6.2，6.3       矩形喷嘴板
7                   纺丝箱
8                   冷却装置
9.1，9.2，9.3       冷却井筒
10                  吹气壁
11                  压力室
12.1，12.2，12.3    单丝束
13.1，13.2...13.6   给油辊
14.1，14.2，14.3    转向滚轮
15                  牵引机构
16                  牵引辊
17                  输送机构
18                  转向辊
19.1，19.2          绞盘
20                  条筒
21                  条筒保持装置
22                  纤维束
23                  条筒架
24                  合并牵引机构
25.1，25.2          拉伸机构
26                  处理通道
27                  干燥装置
28    拉力调整装置
29    切割装置
30    皮芯纤维
31    芯
32    皮
33    空心芯
34    冷却空气流
35    单丝罩
36    环形纺丝喷嘴板
37    气芯
38    纤维侧(前侧)
39    纤维侧(后侧)