專利名稱：用于熔料擠出吹拉模具的促細(xì)流體歧管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于把熔料擠出并吹拉(melt blown)成纖維的裝置和方法。
背景技術(shù)：
非紡織的織物(nonwoven web)典型地是用一種熔料擠出和吹拉過程制成的，在這種過程中，一邊從模具的許許多多的小孔擠出許許多多的細(xì)絲，一邊用熱空氣或其它能促使變細(xì)的流體使細(xì)絲細(xì)化成纖維。使被細(xì)化的纖維在一個(gè)布置在遠(yuǎn)處的聚集板或其它適當(dāng)?shù)谋砻嫔闲纬煞羌徔椏椢铩?br> 迄今一直在不斷地努力改善非紡織織物的均勻性。典型地，是根據(jù)諸如基本重量、平均纖維直徑、織物厚度或孔性等因素來評(píng)價(jià)非紡織織物的均勻性。為改善非紡織織物的均勻性，可以改變或控制諸如材料擠出量、空氣流量、多孔模具到聚集板的距離等過程變量。此外，也可以改變?nèi)哿蠑D出吹拉裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。美國專利Nos.4,889,476；5,236,641；5,248,247；5,260,033；5,582,907；5,728,407；5,891,482以及5,993,943中描述了這類改進(jìn)措施。
促細(xì)流體典型地是供給到固定于模具本體的側(cè)面的歧管(例如空氣歧管)，再任選地使促細(xì)流體流經(jīng)歧管或模具本體內(nèi)的曲折的路徑，然后使其流經(jīng)促細(xì)流體流動(dòng)通道而從細(xì)絲小孔附近流出，以使促細(xì)流體能夠沖撞并吹拉被擠出的細(xì)絲而使之變成纖維。各種代表性的歧管、曲折的路徑和流動(dòng)通道見例如美國專利Nos.4,889,476；5,080,569；5,098,636；5,248,247；5,260,033；5,580,581；5,607,701；5,632,938；5,667,749；5,711,970；5,725,812；6,001,303以及6,182,732。
盡管各方面的許多研究者已經(jīng)做了許多年的努力，但是工商業(yè)上適用的非紡織織物的制造仍然要求仔細(xì)調(diào)整過程變量和裝置參數(shù)，以及經(jīng)常需要進(jìn)行試錯(cuò)運(yùn)行，以便得到令人滿意的結(jié)果。性質(zhì)均勻的寬幅熔料擠吹成形非紡織織物可能是尤其難以制造的。
附圖簡介

圖1是本發(fā)明的熔料擠出吹拉模具的示意性端視剖視圖。
圖2是用在圖1的熔料擠出吹拉模具中的可調(diào)整空氣歧管的示意性側(cè)視圖。
圖3是用在圖1的熔料擠出吹拉模具中的另一個(gè)可調(diào)整空氣歧管的示意性側(cè)視圖。
圖4是本發(fā)明的另一個(gè)熔料擠出吹拉模具的示意性端視剖視圖。
圖5是用在圖4的熔料擠出吹拉模具中的可調(diào)整空氣歧管的示意性立體圖。
圖6是用在圖4的熔料擠出吹拉模具中的另一個(gè)可調(diào)整空氣歧管的示意性立體圖。
圖7是用在圖4的熔料擠出吹拉模具中的再一個(gè)可調(diào)整空氣歧管的示意性立體圖。
圖8是用在圖4的熔料擠出吹拉模具中的再一個(gè)可調(diào)整空氣歧管的示意性立體圖。
發(fā)明概述雖然非紡織織物的宏觀性質(zhì)，諸如基本重量、平均纖維直徑、織物厚度或孔性等是有用的，但是這些性質(zhì)不能始終給出用以評(píng)價(jià)非紡織織物的質(zhì)量和均勻性的足夠依據(jù)。非紡織織物的這些宏觀性質(zhì)典型地是通過從非紡織織物的各部分切下小的樣塊或者用傳感器監(jiān)測運(yùn)動(dòng)著的非紡織織物的各個(gè)部分來測定。這些方法對可能歪曲測定結(jié)果的取樣和測量誤差是很敏感的，用于評(píng)價(jià)基本重量低或稱孔性高的非紡織織物時(shí)，情況尤其如此。此外，雖然非紡織織物可以表現(xiàn)出有均勻的基本重量、纖維直徑、厚度或孔性的測量值，可是非紡織織物卻可能由于個(gè)別非紡織織物纖維的細(xì)化狀態(tài)的差別表現(xiàn)出不均勻的性能特性。如果能使每一根擠出的細(xì)絲經(jīng)受完全相同的或基本上相同的促細(xì)氣流，則可以制造出更均勻的非紡織織物。理想地說，應(yīng)使促細(xì)氣流以沿著模具的寬度完全相同的容積流量和溫度沖撞細(xì)絲。在細(xì)化和聚集之后，形成的被細(xì)化了的纖維的各根纖維之間有更均一的物理性質(zhì)，因而可生產(chǎn)出質(zhì)量更高或更均勻的熔料擠出吹拉成形非紡織織物。
所希望的纖維物理性質(zhì)均一性可以較佳地通過測定聚集的纖維的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)在的物理或化學(xué)性質(zhì)來評(píng)價(jià)，例如測定它們的基本重量平均值或算數(shù)平均分子量，以及更佳的是測定它們的分子量分布?？梢杂枚喾稚⑿苑奖愕乇碚鞣肿恿糠植肌Ｍㄟ^測量纖維而不是非紡織織物樣塊的性質(zhì)，可以降低取樣誤差，并且可以較精確地測量非紡織織物的質(zhì)量或均勻性。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種熔料擠出吹拉裝置，它包括a)一個(gè)熔料擠出吹拉模具，該熔料擠出吹拉模具有(i)許多細(xì)絲出口和(ii)許多促細(xì)氣流流動(dòng)通道，這些流動(dòng)通道與模具上在各細(xì)絲出口附近的許多促細(xì)氣流出口流體連通；b)與許多促細(xì)氣流流動(dòng)通道流體連通的歧管，該歧管有至少一個(gè)促細(xì)氣流進(jìn)口；以及c)位于歧管進(jìn)口和對應(yīng)的促細(xì)氣流出口之間的促細(xì)氣流分布通路，其中，在組裝模具和歧管時(shí)可以改變通路的分布特性，以使各流動(dòng)通道里的促細(xì)氣流的溫度更均勻。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于制造纖維性非紡織織物的方法，它包括a)使纖維形成材料流經(jīng)一個(gè)熔料擠出吹拉模具，該熔料擠出吹拉模具有(i)許多細(xì)絲出口和(ii)許多促細(xì)氣流流動(dòng)通道，這些流動(dòng)通道與模具上在各細(xì)絲出口附近的許多促細(xì)氣流出口流體連通；b)使促細(xì)氣流流經(jīng)至少一個(gè)與許多流動(dòng)通道流體連通的歧管的進(jìn)口；以及c)在組裝模具和歧管時(shí)改變歧管進(jìn)口和對應(yīng)的促細(xì)氣流出口之間的促細(xì)氣流分布通路的分布特性，以使各氣流通道里的促細(xì)氣流的溫度更均勻。
本發(fā)明的裝置和方法可以生產(chǎn)出質(zhì)量更高或更均勻的熔料擠出吹拉成形非紡織織物，包括其各根構(gòu)成纖維之間有更均一的物理性質(zhì)的非紡織織物?？梢栽诟鞣N不同的促細(xì)氣流流量和熔料擠出吹拉模具工作狀態(tài)下調(diào)整本發(fā)明的裝置和方法，借以為熔料擠出吹拉模具提供均勻的促細(xì)氣流。本發(fā)明的各較佳實(shí)施例允許在進(jìn)行熔料擠出吹拉的過程中進(jìn)行調(diào)整。
詳述就這一說明書中的用法而論，術(shù)語“非紡織織物”是指具有牽連特征的纖維性網(wǎng)狀物，而且其較佳地具有足夠的內(nèi)聚力和自身支承強(qiáng)度。
術(shù)語“熔料擠出吹拉”是指一種用于制造非紡織織物的方法，這種方法是一邊把熔化的纖維形成材料通過許多小孔擠出而形成細(xì)絲，一邊使形成的細(xì)絲接觸空氣或其它能夠促使細(xì)絲細(xì)化的流體，以將細(xì)絲細(xì)化成纖維，隨后把細(xì)化了的纖維聚集成一個(gè)纖維層。
短語“熔料擠出吹拉溫度”是指在進(jìn)行典型的熔料擠出吹拉時(shí)熔料擠出吹拉模具的溫度。根據(jù)應(yīng)用場合，這個(gè)溫度可能高達(dá)315℃，325℃，甚至340℃或更高。
短語“熔料擠出吹拉模具”是指用于進(jìn)行熔料擠出吹拉過程的模具。
術(shù)語“通路”是指熔料擠出吹拉模具內(nèi)或促細(xì)氣流歧管內(nèi)的封閉空間，促細(xì)氣流流經(jīng)這些空間。
術(shù)語“分布通路”是指熔料擠出吹拉模具或促細(xì)氣流歧管內(nèi)的通路，其連通于許多促細(xì)氣流出口并可影響促細(xì)氣流從這些出口流出的質(zhì)量流量。
術(shù)語“分布特性”是指從許多促細(xì)氣流出口流出的促細(xì)氣流的相對質(zhì)量流量。
短語“在組裝模具和歧管時(shí)改變”是指在把歧管固定于熔料擠出吹拉模具時(shí)改變分布通路的分布特性。這個(gè)短語不包含為了進(jìn)行調(diào)整可能暫時(shí)地從模具或歧管上拆下其它的零件，諸如隔熱屏、隔熱板、進(jìn)出口蓋板，等等。
術(shù)語“熔料吹成纖維”是指用熔料擠出吹拉過程制成的纖維。熔料吹成纖維的形狀比(長度對直徑之比)基本上是無窮大(一般至少是約10,000或更高)，當(dāng)然，也有報(bào)告稱熔料吹成纖維是不連續(xù)的。這些纖維很長且充分地牽連在一起，以至于通常不可能從大量的這種纖維中抽出一根完整的熔料吹成纖維，也不可能從頭到尾找出一根纖維。
短語“把細(xì)絲細(xì)化成纖維”是指把一根細(xì)絲轉(zhuǎn)變成長度更長直徑更小的細(xì)絲。
術(shù)語“多分散性”是指一種聚合物的加權(quán)平均分子量除以這種聚合物的算數(shù)平均分子量，加權(quán)平均分子量和算數(shù)平均分子量都是用膠體滲透色譜法和聚苯乙烯的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)。
短語“有基本上均勻的多分散性的纖維”是指其多分散性與纖維的平均多分散性的差異不超過±5％的熔料吹成纖維。
圖1是沿著圖2中的線1-1剖取的本發(fā)明的熔料擠出吹拉裝置10的示意性端視剖視圖。圖2是沿著圖1中的線2-2剖取的熔料擠出吹拉裝置10的一部分的側(cè)視剖視圖。參照圖1和2，熔料擠出吹拉裝置10包括由兩個(gè)模具半體12a和12b構(gòu)成的熔料擠出吹拉模具12。纖維形成材料(例如熱塑性聚合物)經(jīng)由進(jìn)口13進(jìn)入熔料擠出吹拉模具12，行進(jìn)通過通路14，15和可拆下的端頭16，而后經(jīng)由沿著模具12的寬度間隔緊密地設(shè)置的許多出口(諸如出口18)流出模具12而成為細(xì)絲。
促細(xì)流體(典型地是熱的空氣)從管道20a和20b到達(dá)歧管22的兩端的進(jìn)口21a和21b。每一歧管沿著模具12的寬度延伸并有大致對應(yīng)于模具12的中點(diǎn)的中線42。促細(xì)流體在流過進(jìn)口21a和21b之后被可移動(dòng)的頂壁24a和24b轉(zhuǎn)向而進(jìn)入沿著歧管下壁27間隔地設(shè)置的一連串小孔26。接著促細(xì)流體沿著曲折的路徑行進(jìn)繞過擋板28和30而進(jìn)入沿著模具12的寬度間隔地設(shè)置的許多促細(xì)流體通道(諸如32a和32b)。在某些通道內(nèi)促細(xì)流體流過諸如熱電偶34的熱電偶，而后通過沿著模具12的寬度在端頭16附近間隔地設(shè)置的許多促細(xì)流體出口(諸如促細(xì)流體出口36a和36b)流出熔料擠出吹拉模具12。
在沒有可移動(dòng)的頂壁24a和24b以及其它可能的影響因素諸如可以埋置在模具12里的可調(diào)整熱輸入器件的情況下，歧管22里的促細(xì)流體的溫度和壓力將是沿著歧管22的長度變化的。由于促細(xì)流體將在每一小孔26處被從歧管22擠出(假定壁24a和24b不存在)，歧管22里的促細(xì)流體的溫度和壓力在接近進(jìn)口端21a和21b處較高，而在接近中線42處較低。這個(gè)溫度和壓力差將引起流過小孔26的促細(xì)流體的對應(yīng)的質(zhì)量流量差，接近進(jìn)口端21a和21b的地方的質(zhì)量流量大，而接近中線42的地方的質(zhì)量流量小。假定小孔26和諸如出口36a和36b的促細(xì)流體出口之間因此而產(chǎn)生恒定的壓力降，那么促細(xì)流體通道(諸如通道32a和32b)里的促細(xì)流體的溫度將是沿著模具12的寬度變化的，這樣就會(huì)生產(chǎn)出不均勻的熔料吹成非紡織織物。
可移動(dòng)的頂壁24a和24b以及調(diào)整螺栓38可以較佳地用于補(bǔ)償這樣的溫度和壓力變化，能夠較佳地把較均勻的促細(xì)流體輸送到通道32a和32b，以及能夠較佳地允許進(jìn)行促細(xì)流體出口處的促細(xì)流體質(zhì)量流量和溫度差的調(diào)整、減小乃至變?yōu)榱??？梢苿?dòng)的頂壁24a和24b是以它們的外端借助鉸鏈44固定于歧管22。在圖2所示的調(diào)整位置，可移動(dòng)的頂壁24a和24b的內(nèi)端在中線42處幾乎互相接觸。進(jìn)口21a、頂壁24a、底壁27、以及歧管22的側(cè)壁23a和23b大致形成一定形狀的通路48，這一通路有助于平衡從供給管道20a流過促細(xì)流體小孔26的質(zhì)量流量。通路48的截面面積在接近進(jìn)口21a處為最大而在接近中線42處為最小。在中線42處的減小的截面面積可以使該處的促細(xì)流體壓力和溫度不降低，而如果不是這樣，該處的壓力和溫度就會(huì)因促細(xì)流體流向中線42時(shí)從小孔26擠出而降低。同樣，進(jìn)口21b、頂壁24b、底壁27、以及歧管22的側(cè)壁23a和23b大致形成一定形狀的通路50，這一通路有助于平衡從供給管道20b流過促細(xì)流體小孔26的質(zhì)量流量。
通過相對于歧管22擰進(jìn)或擰出可移動(dòng)的螺栓38，可以調(diào)整通路48和50的分布特性，以使模具12的各通道內(nèi)的促細(xì)流體質(zhì)量流量和溫度比較均勻。螺栓38擰過歧管22的固定頂壁25上的螺紋孔并由鎖緊螺母40鎖緊在位。螺栓38的下端可在長的摩擦塊46上的無螺紋孔里自由轉(zhuǎn)動(dòng)。摩擦塊46的下表面頂在頂壁24a和24b的內(nèi)端上。進(jìn)入歧管22的促細(xì)流體的流體壓力(例如空氣壓力)可使頂壁24a和24b的內(nèi)端穩(wěn)固地靠在摩擦塊46的下表面上。隨著螺栓38擰進(jìn)或擰出歧管22，通路48和50的分布特性將變化。對于進(jìn)入歧管22的給定促細(xì)流體體積流量，通常能夠找到一個(gè)合適的螺栓38設(shè)定位置和對應(yīng)的通路48和50的形狀，借以使得沿著歧管22的長度在促細(xì)流體各出口處有均勻分布的促細(xì)流體質(zhì)量流量和均勻的促細(xì)流體溫度?？梢酝ㄟ^用沿著模具12的寬度布置的多個(gè)熱電偶傳感器34監(jiān)測諸如通道32a和32b的幾個(gè)流體流動(dòng)通道內(nèi)的促細(xì)流體的溫度來驗(yàn)證是否達(dá)到了所希望的通路分布特性。
關(guān)于用這樣的裝置進(jìn)行熔料擠出吹拉的詳細(xì)描述，見例如前面提到的專利和《工業(yè)工程化學(xué)(Industrial Engineering Chemistry)》，第48卷，第1324頁etseq.(1956)中刊載的Wente，Van A.的文章“特級(jí)熱塑性塑料纖維(SuperfineThermoplastic Fibers)”或1954年5月25出版的海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NavalResearch Laboratories)的報(bào)告Report No.4364，題目為“特級(jí)有機(jī)纖維的制造(Manufacture of Superfine Organic Fibers)”，作者是Wente，V.A；Boone，C.D.以及Fluharty，E.L.。
圖3是用在圖1所示的熔料擠出吹拉模具中的另一種可調(diào)整空氣歧管52的示意性側(cè)視圖。歧管52有接收經(jīng)管道56供應(yīng)來的促細(xì)流體的單一的進(jìn)口53。歧管52的封閉端55被供入經(jīng)管路56來的壓縮空氣。在空間59內(nèi)的空氣壓力超過一定形狀的通路60里的促細(xì)流體壓力時(shí)，裝有密封圈58的可滑動(dòng)的楔形活塞57就向進(jìn)口53運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)一定形狀的通路60里的促細(xì)流體壓力超過空間59內(nèi)的空氣壓力時(shí)，該活塞就向封閉端55運(yùn)動(dòng)。在兩個(gè)壓力相等時(shí)，活塞57就處在歧管51里的一個(gè)平衡位置。通路60的分布特性一般由進(jìn)口53、歧管的固定頂壁61、斜的活塞表面62、歧管52的下壁63和側(cè)壁來決定。通過調(diào)整空氣壓力調(diào)節(jié)器64，可以改變活塞57的位置進(jìn)而改變通路60的分布特性，從而使流過沿著歧管的長度間隔設(shè)置的許多小孔66的促細(xì)流體的質(zhì)量流量均勻分布以及使模具12的促細(xì)氣流出口處的促細(xì)流體溫度達(dá)到均勻。
圖4是本發(fā)明的熔料擠出吹拉裝置70的示意性端視剖視圖。裝置70包括由兩個(gè)模具半體72a和72b構(gòu)成的熔料擠出吹拉模具72。纖維形成材料從進(jìn)口73進(jìn)入熔料擠出吹拉模具72，流過通路74，75和可拆下的端頭96，并通過沿著模具72的寬度間隔緊密地設(shè)置的許多細(xì)絲出口(諸如出口78)流出模具72。
參照圖4和5，促細(xì)流體從諸如管道80a和80b的管道進(jìn)入管狀彈簧鋼歧管82。兩個(gè)安裝環(huán)102使歧管82對中于在模具半體72a和72b上加工出來的圓柱形腔室84a和84b內(nèi)。歧管82延伸于模具72的整個(gè)寬度。促細(xì)流體通過錐形槽86形式的通路流出每一歧管82，通過相對于模具12向內(nèi)或向外調(diào)整螺栓94可以改變通路的分布特性。鎖緊螺母96可將調(diào)整好的螺栓94鎖定在位。擋塊98頂在每一歧管82的內(nèi)側(cè)外壁上。在向內(nèi)擰螺栓94時(shí)，由于歧管的側(cè)壁的向內(nèi)撓變，通路86的接近歧管82的中線的地方變窄(因而通路86的形狀和分布特性也變化)。在向外擰螺栓94時(shí)，通路86變寬，其形狀大致恢復(fù)到其原來的樣子。
圖5所示的通路86典型地不必張開成一個(gè)大的開口或稱很嚴(yán)重的錐度。作為一個(gè)例子，在一個(gè)1.2米寬的熔料擠出吹拉模具上用兩個(gè)直徑38mm的歧管82時(shí)，較佳的是，通路86的靠近歧管進(jìn)口端的寬度范圍是0.6-2mm，而在歧管中線處的寬度范圍約為1.8-3.5mm；更佳的是，靠近歧管進(jìn)口端的寬度范圍是1.3-1.8mm，而在歧管中線處的寬度范圍約為2.1-2.8mm。通常把通路的尺寸改變1mm或更小一些就可以得到一個(gè)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整范圍。可以用各種調(diào)整機(jī)構(gòu)來改變通路的分布特性。作為圖4所示的頂壓螺栓94的代表性替代方案，可以在歧管82的中線處用一個(gè)楔形件擠進(jìn)或退出通路86，也可以用一個(gè)夾子夾住歧管82的至少一部分，或者可以用一個(gè)兩端分別有右旋螺紋和左旋螺紋的牽拉螺栓，把它的兩端螺紋連接于歧管82的兩個(gè)側(cè)壁，把兩個(gè)側(cè)壁拉近或推開。
圖6表示出可以用在圖4所示的熔料擠出吹拉模具中的另一種歧管。歧管103有大致管狀的有兩端進(jìn)口105和107的管體部分104。管體部分104由固定的中心環(huán)108和兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的端環(huán)109支承。錐形的槽口110和112形成通路，其流動(dòng)特性可通過一邊轉(zhuǎn)動(dòng)兩端的環(huán)109一邊保持中間的環(huán)108固定不動(dòng)從而扭轉(zhuǎn)管體部分104的兩端并改變槽口110和112的從一端到另一端的錐度來調(diào)整。扭轉(zhuǎn)一個(gè)相對適中的量就可以使空氣流動(dòng)特性發(fā)生相當(dāng)大的變化。
圖7是可用在圖4所示的熔料擠出吹拉模具中的另一種歧管的示意圖。歧管120有大致管狀的有兩端進(jìn)口127和129的管體部分121。管體部分121由兩個(gè)端環(huán)125支承。一對可運(yùn)動(dòng)的擋板122和123部分地覆蓋槽口128。擋板122和123可繞鉸轉(zhuǎn)點(diǎn)124樞轉(zhuǎn)。歧管120的分布特性可通過使擋板122和123繞鉸轉(zhuǎn)點(diǎn)124運(yùn)動(dòng)從而改變槽口128的暴露部分的從一端到另一端的錐度來調(diào)整。
圖8表示出可用在圖4所示的熔料擠出吹拉模具中的另一種歧管。歧管130由一個(gè)一端為進(jìn)口端134另一端是封閉端136的一段管子132構(gòu)成。作為支腳的兩個(gè)環(huán)114保持管子132與孔84a和84b的孔壁不接觸。錐形槽口140形成通路142，其分布特性可通過把管子132滑進(jìn)或滑出孔84a和84b來調(diào)整。
熟悉本領(lǐng)域的人將能認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明中可以采用有各種形狀和尺寸的促細(xì)流體分布通路，而且可以用各種調(diào)整機(jī)構(gòu)或方法來調(diào)整這樣的通路的分布特性。在用空氣作為促細(xì)流體時(shí)，通路可較佳地適應(yīng)約20到約100升每分鐘每厘米模具長度的空氣容積流量。這樣，一個(gè)有兩個(gè)平行的促細(xì)流體歧管的熔料擠出吹拉模具可以較佳地適應(yīng)約40到約200升每分鐘每厘米模具長度的空氣容積流量。較佳的是，可以通過調(diào)整使各流體通道內(nèi)的促細(xì)流體的溫度沿著模具的寬度保持在±5℃之內(nèi)。更佳的是可保持在±3℃之內(nèi)。較佳的是，可以用簡單的機(jī)械工具并且?guī)缀醪槐夭鹣氯哿蠑D出吹拉模具的隔熱屏、隔熱板和其它零件就能進(jìn)行調(diào)整。更佳的是，可以在熔料擠出吹拉過程中進(jìn)行調(diào)整。如果原意，可以用適用的傳感器和控制器以及適當(dāng)?shù)姆答仚C(jī)構(gòu)監(jiān)測模具的狀態(tài)或非紡織織物的特性而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
熟悉本領(lǐng)域的人將能理解，本發(fā)明的熔料擠出吹拉模具可以包括附加的(例如輔助的)促細(xì)流體流，令其與一個(gè)或幾個(gè)主促細(xì)流體流協(xié)調(diào)地工作，共同進(jìn)行熔料擠出吹拉。例如，本發(fā)明的熔料擠出吹拉模具可包括一個(gè)或幾個(gè)輔助空氣通路，它們的分布特性也可以像上述那樣進(jìn)行調(diào)整。
尤其較佳的是，用在本發(fā)明的熔料擠出吹拉模具中的熔料擠出吹拉模具腔表示在2002.06.20提交的題目為“無紡織物以及所形成的無紡布(NONWOVEN WEB AND NONWON WEBS MADE THEREWITH)”的共同待批申請Serial No.10/177,446中。較佳的是，可以把該文所述的模具腔并列成行或垂向疊置成摞而用于制造比用一單個(gè)模具腔能夠生產(chǎn)的更寬或更厚的非紡織織物。
較佳的，用行星齒輪計(jì)量泵把纖維形成材料供給到本發(fā)明的熔料擠出吹拉模具，這種泵例如表示在2002.06.20提交的題目為“采用行星齒輪計(jì)量泵的熔料吹絲裝置(MELTBLOWING APPARATUS EMPLOYING PLANETARYGEAR METERING PUMP)”的共同待批申請Serial No.10/177,419中。
熟悉本領(lǐng)域的人將能理解，熔料擠出吹拉模具不必是平面的。本發(fā)明的熔料擠出吹拉裝置可以采用有一條對稱中心軸線的環(huán)形模具，用以形成圓筒形的一組細(xì)絲。也可以把有多個(gè)非平面的(曲面的)模具腔的模具圍繞一個(gè)圓筒的圓周布置，用以形成直徑更大的圓筒形的一組細(xì)絲，這組細(xì)絲的筒徑可比僅用一單個(gè)相近深度的環(huán)形模具腔可形成的筒形細(xì)絲的筒徑大。也可以把本發(fā)明的多個(gè)環(huán)形非紡織織物模具圍繞一條對稱中心線套裝起來，做成這樣的布置，可用以形成多層多組圓筒形細(xì)絲。
本發(fā)明的較佳的熔料擠出吹拉系統(tǒng)可以用一種平的溫度分布型面來工作，這降低了對可調(diào)整的熱輸入器件(例如安裝在模具本體內(nèi)的電加熱器)的依賴或?qū)τ糜诘玫骄鶆虻妮敵龅钠渌a(bǔ)償措施的依賴。這可以降低模具本體內(nèi)熱應(yīng)力因而可防止模具腔的變形，而如果發(fā)生變形，就會(huì)引起局部的非紡織織物基本重量不均勻。如果愿意用，可以給本發(fā)明的模具添加熱輸入器件。還可以增加隔熱層，以便在模具使用過程中控制其熱特性。
本發(fā)明的較佳的熔料擠出吹拉系統(tǒng)能夠生產(chǎn)出高度均勻的非紡織織物。如果用一連串(例如3到10個(gè))從靠近非紡織織物的端部中間處(距離邊緣應(yīng)足夠遠(yuǎn)以避免邊緣效應(yīng))切割下來的0.01m2的試樣來評(píng)價(jià)，本發(fā)明的較佳的熔料擠出吹拉系統(tǒng)生產(chǎn)出的非紡織織物的基本重量的均勻性誤差約為±2％，甚至低于±1％。用類似地聚集的試樣進(jìn)行評(píng)價(jià)，本發(fā)明的較佳的熔料擠出吹拉系統(tǒng)能夠生產(chǎn)出包括至少一層熔料吹成纖維的非紡織織物，這層纖維的多分散性與平均纖維多分散性的差異不超過±5％，甚至較佳地不超過±3％。
用本發(fā)明的熔料擠出吹拉系統(tǒng)可將各種合成的或天然的纖維形成材料制成非紡織織物。較佳的合成材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚丁烯對苯二甲酸酯、諸如尼龍6或尼龍11的線型聚酰胺、聚氨酯、聚(4甲基戊烯1)、以及這些物質(zhì)的混合物或化合物。較佳的天然材料包括石油瀝青或樹脂瀝青(例如用于制成碳纖維)。纖維形成材料可以是熔化狀態(tài)的或加有適當(dāng)?shù)娜軇８鞣N活性的單聚物也可以用在本發(fā)明中，而且它們可以在通過泵或進(jìn)入或通過模具的過程中互相反應(yīng)。非紡織織物可以在一個(gè)單層里含有纖維混合物(例如在制造時(shí)用兩個(gè)靠近布置的模具腔共用一個(gè)公共模具端頭)，也可以含有多層纖維混合物(例如在制造時(shí)用諸如圖7所示的模具)，或含有一層或多層多組分的纖維(如美國專利No.6,057,256中所述)。
用本發(fā)明的熔料擠出吹拉系統(tǒng)制成的非紡織織物中的纖維可能有多種尺寸的直徑。例如，纖維可能是平均直徑小于5微米甚至小于1微米的超細(xì)纖維，平均直徑小于約10微米的細(xì)纖維，或平均直徑為25微米或更大的較粗纖維。
用本發(fā)明的熔料擠出吹拉系統(tǒng)制成的非紡織織物可以包含另外的纖維狀或顆粒狀材料，如美國專利Nos.3,016,599；3,971,373和4,111,531中所述。非紡織織物里也可以添加其他的輔料，諸如染料、顏料、填料、磨粒、耐光照穩(wěn)定劑、阻燃劑、吸收劑、藥物、等等。這些輔料的添加可以用多種方式進(jìn)行，例如，把它們引入纖維形成材料流中，或把它們在纖維聚集成非紡織織物的過程中或之后噴涂在纖維上，或襯在非紡織織物上，或用熟悉本領(lǐng)域的人已知的其它技術(shù)方法。例如，可以在非紡織織物上噴涂纖維光飾層，以改善非紡織織物的手感性質(zhì)。
最終制成的非紡織織物的厚度可以有寬泛的范圍。對于大多數(shù)應(yīng)用，厚度在約0.05和15cm之間的非紡織織物是較佳的。對于某些應(yīng)用場合，可以把兩層或多層單獨(dú)制成的或一并制成的非紡織織物層疊起來作為一個(gè)較厚的片狀產(chǎn)品。例如，可以把一個(gè)離心粘合纖維層、一個(gè)熔料吹成的非紡織織物層和再一個(gè)離心粘合纖維層(諸如美國專利No.6,182,732中所述)層疊成一個(gè)SMS結(jié)構(gòu)。用本發(fā)明的熔料擠出吹拉系統(tǒng)也可以這樣來制造非紡織織物，就是把纖維流沉積在將構(gòu)成最終制成的非紡織織物的一部分的另一片材料上，諸如一層孔性非紡織織物上。也可以通過機(jī)械的接合、熱熔合或粘結(jié)把其它的結(jié)構(gòu)物，諸如不滲透的薄膜，層疊在非紡織織物上。
還可以對聚集后形成的非紡織織物進(jìn)行進(jìn)一步的處理，例如，用熱和壓力將其壓實(shí)到引起點(diǎn)粘合的程度，用以控制非紡織織物的毛細(xì)管作用，或在非紡織織物上壓出圖案，或增大其上粒狀材料的保持牢度。還可以通過在纖維形成的過程中給纖維充以電荷，這種做法如美國專利No.4,215,682中所述，或者在非紡織織物形成之后給非紡織織物充以電荷，這種做法如美國專利No.3,571,679中所述，使非紡織織物帶有靜電，以增強(qiáng)其過濾性能。
用本發(fā)明的熔料擠出吹拉系統(tǒng)制成的非紡織織物可有廣泛的用途，包括作為過濾介體和過濾器具、醫(yī)用纖維制品、衛(wèi)生用品、吸油氈、服裝用纖維制品、隔熱或隔聲材料、電池隔片和電容器絕緣層。
顯然，熟悉本領(lǐng)域的人在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以對本發(fā)明做出各種變型和改變。所以，不能將本發(fā)明限制于本文中僅僅為了說明的目的而闡述的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種熔料擠出吹拉裝置，包括a)一個(gè)熔料擠出吹拉模具，該熔料擠出吹拉模具有(i)許多細(xì)絲出口和(ii)許多促細(xì)流體流動(dòng)通道，這些流動(dòng)通道與模具上靠近所述許多細(xì)絲出口的許多促細(xì)流體出口流體連通；b)與所述許多流動(dòng)通道流體連通的流體歧管，所述流體歧管有至少一個(gè)促細(xì)流體進(jìn)口；以及c)位于所述歧管進(jìn)口和對應(yīng)的促細(xì)流體出口之間的促細(xì)流體分布通路，其特征在于，為使所述流動(dòng)通道里的促細(xì)流體的溫度比較均勻，可以在裝配所述模具和流體歧管時(shí)改變所述通路的分布特性。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，可以通過改變所述分布特性使所述促細(xì)流體在所述許多促細(xì)流體出口處的溫度基本上相等。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，可以在所述模具處于工作狀態(tài)時(shí)改變所述分布特性。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述模具有一個(gè)寬度，所述流體歧管有一個(gè)中線，所述流體歧管沿著所述模具的寬度延伸并且其第一端和第二端都有促細(xì)流體進(jìn)口。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述通路包括延伸于所述模具的寬度的細(xì)長的流體槽口，流過所述槽口的促細(xì)流體的體積流量在所述中線處為最大并且至所述進(jìn)口處連續(xù)變化為最小。
6.如權(quán)利要求1至3中之任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述模具有一個(gè)寬度，所述流體歧管沿著所述模具的寬度延伸并且其第一端有促細(xì)流體進(jìn)口而其第二端是封閉的。
7.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述模具有一個(gè)寬度，所述通路包括沿著所述模具的寬度延伸并有帶有錐形槽口的側(cè)壁的管道。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，可以通過改變所述槽口的寬度來改變流過所述通路的促細(xì)流體的質(zhì)量流量。
9.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述促細(xì)流體是空氣，所述分布特性可以改變?yōu)檫m應(yīng)20-100升每分鐘每厘米通路長度的空氣體積流量，同時(shí)能夠?qū)⑺隽鲃?dòng)通道里的促細(xì)流體的溫度沿著所述模具的寬度保持在±5℃之內(nèi)。
10.一種用于制造纖維狀非紡織織物的方法，它包括a)使纖維形成材料流過如前面任一權(quán)利要求所述的裝置；b)使促細(xì)流體流進(jìn)所述流體歧管的至少一個(gè)進(jìn)口；以及c)在裝配所述模具和流體歧管時(shí)改變所述流體通路的分布特性，以使所述流動(dòng)通道里的促細(xì)流體的溫度比較均勻。
全文摘要
一種用在用于制造熔料吹成非紡織織物的熔料擠出吹拉模具(12)中的促細(xì)流體歧管(22)，在裝配模具(12)和歧管(22)時(shí)可以改變歧管的流體分布通路的分布特性。通過調(diào)整通路的分布特性，可使流過模具(12)里的流動(dòng)通道的促細(xì)流體的質(zhì)量流量和模具的促細(xì)流體出口(18)處的促細(xì)流體溫度比較均勻。
文檔編號(hào)D04H3/16GK1662685SQ03814287
公開日2005年8月31日 申請日期2003年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者S·C·艾利克森, J·C·布萊斯特 申請人:3M創(chuàng)新有限公司