專利名稱：將單組分液態(tài)線擠出成多組分細絲的設(shè)備和方法
相關(guān)申請的交叉參考本申請涉及以下的未決且共同所有的申請，該申請與本申請在同一日期申請，即名稱為“生產(chǎn)多組分液態(tài)細絲的設(shè)備”的美國專利申請(律師證號NOR.983)，并且其公開的全部內(nèi)容在這里被引用作為參考。
熔紡材料由于包含通過機械裝置使纖維纏結(jié)而制成的隨機取向的細絲或纖維而屬于被稱為無紡織物的普通類別。具有或沒有一些纖維間熔合的纖維纏結(jié)賦予織物以整體性和強度。如上所述，可以將無紡織物轉(zhuǎn)變成各種最終用途產(chǎn)品。
雖然熔紡無紡織物可以通過許多工藝來制成，但是最普及的工藝為熔體噴射和紡粘工藝，這兩種工藝都涉及熱塑性材料的熔體紡絲。熔體噴射是一種用于無紡織物生產(chǎn)的工藝，其中熔融熱塑性塑料從模具頂端擠出以形成一排細絲。離開模具頂端的纖維馬上與匯聚板或熱空氣噴射流接觸，以將這些細絲拉細成細微的直徑。然后以隨機的方式將這些纖維放到收集裝置上，從而形成無紡織物。
紡粘工藝涉及通過噴絲頭擠出連續(xù)的細絲。所擠出的細絲保持分開，并且例如通過充電、受控的氣流或收集裝置的速度來獲得所要求的細絲取向。將這些細絲收集在收集裝置上，并且通過使細絲層穿過壓緊滾筒和/或熱滾壓砑光機被粘接。
無紡材料用在這些產(chǎn)品中，例如尿布、外科長袍、地毯背襯、濾布以及許多其它消費品和工業(yè)用品。生產(chǎn)無紡材料的最普及的機器使用了熔體噴射和紡粘設(shè)備。對于特定的用途來說，要求采用多種熱塑性液態(tài)材料以形成每根細絲的單獨斷面部分。通常，這些多組分細絲包括兩種組分，因此更具體地說被稱作雙組分細絲。例如，當生產(chǎn)供服裝業(yè)使用的無紡材料時，最好生產(chǎn)出具有并排結(jié)構(gòu)的雙組分細絲。一個重要的考慮涉及到材料的成本。例如，一股廉價材料的線可以與一股更昂貴的材料的線結(jié)合，第一股線可以由聚丙烯或尼龍制成，另一股線可以由聚酯或共聚酯。另外，這兩種類型材料在干燥或冷卻時會收縮不同量，從而產(chǎn)生出具有理想特性的卷曲的細絲。
還存在許多其它的多組分纖維結(jié)構(gòu)，例如皮芯、絨尖染色和微但尼爾結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)都有其自身特殊的用途?？梢圆捎靡环N或多種組分液體來控制各種材料特性。這些特性包括例如熱的、化學的、電的、光的、芳香的和抗微生物特性。同樣，在排出以制造所需截面結(jié)構(gòu)的長絲之前，存在許多類型的模具噴嘴用于結(jié)合多種液體組分。
各種設(shè)備利用包括豎直或水平層疊板的模具噴嘴來形成雙組分細絲。具體地說，熔體噴射模具噴嘴將兩股液體材料流導(dǎo)向至靠近一疊豎直板的頂端的相對側(cè)面上。紡粘模具噴嘴將兩種不同的材料流引導(dǎo)至一疊垂直板的頂板上。被蝕刻或被鉆成垂直或水平的板疊的液體通道將兩種不同類型的液體材料引導(dǎo)至它們在模具噴嘴內(nèi)結(jié)合然后在噴射出口處擠出成為多組分細絲的地方?？梢垣@得各種斷面結(jié)構(gòu)的細絲，例如并排和皮心結(jié)構(gòu)。
以垂直或水平取向的方式采用薄板疊在板之間會出現(xiàn)不良密封。在一種生產(chǎn)情況下，液體壓力將使得相鄰的板相互稍微分開地移動。因此，少量的一種類型液體會通過這些不良密封泄漏，從而引起聚合物“丸”或小球形成在所擠出的細絲上。該丸使得多組分細絲出現(xiàn)問題，例如強度降低或粗糙度增加。還有，層疊板不會在兩種類型材料之間提供熱阻隔。因此，每種液體材料的細絲不能在其最優(yōu)的溫度下結(jié)合，從而有可能對其擠出造成負面影響。
其它設(shè)備通過在通過多條排出通道進行擠出之前使兩種類型的液體材料結(jié)合在空腔中來避免使用層疊板。更具體地說，兩種不同類型的材料例如熱塑性聚合物最初并排地留在空腔中，并且在壓力下被輸送給排出通道，在排出通道中它們以并排的關(guān)系被擠出成為雙組分細絲。由于兩種液體材料以并排的關(guān)系留在在模具空腔和排出通道中，所以這會導(dǎo)致熱問題或與材料在擠出之前不正確地結(jié)合或混合物相關(guān)的問題。
由于這些原因，所以要求提供用于熔體紡粘多組分細絲的設(shè)備和方法，并且不會遇到現(xiàn)有的熔體紡絲設(shè)備中的各種問題。
本發(fā)明的方法通過將第一股第一種液體材料線擠出并且同時擠出第二股第二種液體材料線來生產(chǎn)出多組分細絲。這些股線在都被擠出之后結(jié)合在一起，從而形成多組分細絲，例如兩組分材料具有基本上并排的斷面結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的熔體紡絲設(shè)備包括模具噴嘴，它具有構(gòu)成為與第一種液體材料源相通的第一液體輸入口，并且具有構(gòu)成為與第二種液體材料源相通的第二液體輸入口。該模具噴嘴還包括用于擠出第一股第一種液體材料線的第一出口或孔以及用于擠出第二股第二種液體材料線的第二出口或孔。每個第一出口與第二出口中的相應(yīng)一個相鄰，用來分別擠出在擠出成形為多組分細絲之后結(jié)合在一起的第一和第二股線。
對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，通過閱讀以下優(yōu)選實施例并參照附圖將更容易理解本發(fā)明的各個優(yōu)點、目的和特征。
在擠出后將兩條單組分線結(jié)合成多組分細絲避免了不同類型的液體材料之間在擠出之前的物理相互作用或接觸。這些線在它們擠出成形的引導(dǎo)下被壓迫在一起。在本發(fā)明的熔體噴射應(yīng)用的情況中，壓縮空氣的沖擊還有助于迫使不同材料的兩股線形成多組分細絲。在擠出之前的完全物理分離防止在不同液體材料流之間的任何泄漏，這種泄漏會引起在組成液體材料中的一種中形成缺陷例如“丸”。而且，這些流體在紡絲組件中在物理上分離，從而在在不同溫度下擠出的不同類型的液體之間提供熱絕緣。
參照

圖1，根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成的熔體紡絲裝置10包括岐管裝置12，用來分別向紡絲組件18的液體輸入口14、16供應(yīng)兩種液體材料(聚合物A和聚合物B)。輸入口14和16例如通過在每個輸入口14、16周圍固定在凹槽(未示出)內(nèi)的靜止密封件與岐管裝置12密封連接。
岐管裝置12包括第一和第二外部岐管件20、22。中間岐管件24以夾層的關(guān)系連接在外部岐管件20、22之間。中間岐管件24的上表面包括第一和第二液體供應(yīng)入口25、26，它們分別從液體供應(yīng)例如液泵(未示出)中接收聚合物A和B。每個供料入口25與形成在外部岐管件20和中間岐管件24之間的凹槽相通。該凹槽形成一種“衣架”形狀以形成第一岐管液體通道，從而將液體提供給紡絲組件18的液體輸入口14的至少一部分縱向長度上。同樣，供料入口26與形成在外部岐管件22和中間岐管件24之間的凹槽相通。該凹槽形成另一種“衣架”形狀以形成第二岐管液體通道，從而將液體提供給紡絲組件18的液體輸入口16的至少一部分縱向長度上。根據(jù)紡絲組件18的長度，岐管裝置12沿著其縱向長度可以包括多個供料入口25、26和相應(yīng)的岐管液體通道。
沿著每個外部岐管件20、22設(shè)置的孔28和30每個都容納有加熱裝置，例如電加熱棒，用來將在它們相應(yīng)的第一和第二岐管液體通道中的兩種液體和壓縮空氣單獨地加熱到合適的應(yīng)用溫度上。在外部岐管件20、22中還設(shè)有溫度感應(yīng)裝置(未示出)，例如電阻溫度探測器(RTDs)或熱電偶，用來單獨地控制每種液體材料的溫度。
對于那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在當前公開的內(nèi)容的啟示下應(yīng)該理解，符合本發(fā)明要求的各種加熱系統(tǒng)可以適當?shù)貞?yīng)用在不同的用途中。
外部岐管件20、22還包括多個空氣供應(yīng)通道34、36，用來把壓縮過的空氣(壓縮空氣)供應(yīng)給紡絲組件18的空氣通道輸入口38、40。壓縮空氣使沿著紡絲組件18的縱向長度從一排多組分細絲噴射出口44(參見圖3-5中的說明)擠出的多條細絲變細。變細的多組分細絲42在基底上形成無紡織物46，該基底大體上垂直于熔體紡絲設(shè)備移動，例如由箭頭50所示。
參照圖2，紡絲組件18包括熔體紡絲設(shè)備10的細絲產(chǎn)生部件。具體地說，傳送塊52包括用于將紡絲組件18安裝在岐管裝置12上的縱向側(cè)面凹槽54、56。該傳送塊52還包括液體輸入口14、16和空氣通道輸入口38、40。
安裝在傳送塊52下面以形成模具噴嘴的模具噴嘴塊58包括第一和第二排空氣通道60、62以及第一和第二排液體通道64、66。一對氣切板68、70安裝在模具噴嘴塊58下面。
參照圖3-5，這些圖顯示出處于組裝好狀態(tài)中的紡絲組件18，并顯示出怎樣使壓縮空氣和兩種液體材料在每個多組分細絲噴射出口44處結(jié)合在一起。兩種液體材料(聚合物A和B)在整個紡絲組件18中在相應(yīng)的液體通道72、74中保持相互分開并且單獨地被擠出。具體地說，聚合物A在多個第一出口76處被擠出，而聚合物B在多個第二出口78處被擠出，每個第二出口78與第一出口76中的相應(yīng)一個相鄰。另外，每種液體材料優(yōu)選保持在相應(yīng)的溫度下，以便進行正確的擠出并且在擠出之后進行兩股不同液體線的結(jié)合。
具體地說，從岐管裝置12中供應(yīng)的第一種液體材料進入紡絲組件18的傳送塊52中的第一液體輸入口14以形成第一流體例如在箭頭80處。第一流體80遇到設(shè)置在第一過濾凹槽84內(nèi)的第一過濾器82以便除去污染物。第一流體80繼續(xù)通過第一液體傳送通道86，該通道是一種縱向單槽或一系列通道，每條通道在縱向上與第一出口76中的一個對準。
模具噴嘴塊58具有縱向?qū)实牡谝荒＞邍娮煲后w通道88，它與傳送塊52的第一液體傳送通道86和模具噴嘴塊58中的第一出口76中的相應(yīng)一個相通。
同樣，從岐管裝置12中供應(yīng)的第二種液體材料進入紡絲組件18的傳送塊52中的第二液體輸入口16以形成第二流體，例如在箭頭90處。第二流體90遇到設(shè)置在第二過濾凹槽94內(nèi)的第二過濾器92以便除去污染物。第二流體00繼續(xù)通過第二液體傳送通道96，該通道是一種縱向單槽或一系列通道，每條通道在縱向上與第二出口78中的一個對準。
模具噴嘴塊58具有縱向?qū)实牡诙＞邍娮煲后w通道98，它與傳送塊52的第二液體傳送通道96和模具噴嘴塊58中的第二出口78中的相應(yīng)一個相通。
傳送塊52包括與第一空氣通道輸入口38相通的第一空氣傳送通道99和與第二空氣通道輸入口40相通的第二空氣傳送通道100。
模具噴嘴塊58包括在第一空氣傳送通道99之間連通的第一模具噴嘴空氣通道102以及形成在氣刀板68和模具噴嘴塊58之間的匯聚空氣通道104。同樣，模具噴嘴塊58包括在第二空氣傳送通道100之間連通的第一模具噴嘴空氣通道106以及形成在氣刀板70和模具噴嘴塊58之間的匯聚空氣通道108。
具體參照圖4，第一流體80從第一出口76中的一個作為單組分線110被擠出，并且第二流體90從第二出口78中的一個作為單組分線112被擠出。之后第一和第二線110、112一起結(jié)合成具有兩種液體股的并排斷面結(jié)構(gòu)的多組分細絲42。通過第一和第二出口76、78的接近性以及第一和第二模具噴嘴液體通道88、98的匯聚取向來促進粘接或結(jié)合。
具體參照圖5，每對相鄰設(shè)置的第一和第二出口76、78彼此相切。因此，細絲110、112不會相互接觸或粘接直到擠出成形之后。由于相應(yīng)模具噴嘴液體通道88、98相對于底部的模具噴嘴58的外表面的非垂直取向，所以每個出口76、78是長方形的。
第一空氣射流114在第一紡絲狹縫116處離開空氣通道104，并且被引導(dǎo)在多組分細絲42處。匯聚的第二空氣射流118在第二紡絲狹縫120處離開空氣通道108，并且被引導(dǎo)在多組分細絲42處?？諝馍淞?14、118共同沖擊細絲42并使之變細。
圖6顯示出采用了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的紡絲組件18的熔體噴射設(shè)備200。該設(shè)備200可以是任何合適的普通熔體噴射設(shè)備，或例如在受讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利No.6182732中所披露的設(shè)備，該文獻其全文在這里被引用作為參考。設(shè)備200大體上包括具有用來將第一種材料輸送給熔體紡絲裝置10的聚合物輸送管道204的擠出機202。第二種液體材料也從類似的擠出機和聚合物輸送管道(未示出)中送出。設(shè)備200適當?shù)刂卧谟脕斫邮毡粩D出的多組分細絲42的基底206或載體的上方。該設(shè)備的各個其它細節(jié)在這里不再進行描述，因為這些細節(jié)很容易被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解。
圖7顯示出采用了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的熔體紡絲裝置10’，除了在紡絲粘接操作的情況外，紡絲組件18’不必包括用來將壓縮空氣輸送到被擠出的多組分細絲42附近的部件和空氣通道。還有，在圖7中所示的紡粘設(shè)備210可以以另外的方式構(gòu)成，例如在上述所引用的美國專利No.6182732中披露的一樣。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所容易理解的是，該設(shè)備還包括空氣驟冷絲室212、214?？梢岳斫獾氖?，紡絲組件18’還可以被那些普通技術(shù)人員改變成包括多排多組分細絲噴射出口。
雖然已經(jīng)通過各個優(yōu)選實施例的說明對本發(fā)明進行了描述并且同時對這些實施例進行了詳細說明，但是申請人并不是想將附屬的權(quán)利要求的范圍約束或以任何方式限制在這些細節(jié)上。其它優(yōu)點和改變對那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。本發(fā)明的各個特征可以根據(jù)用戶的需要和喜好單獨地使用或以許多組合形式使用?，F(xiàn)在已經(jīng)對本發(fā)明以及如當前所知的一樣實施本發(fā)明的優(yōu)選方法進行了說明。但是，本發(fā)明本身應(yīng)該只是由附屬的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，用于將第一種液體材料擠出成多股第一線并且將第二種液體材料擠出成多股第二線，然后將多股第一和第二線結(jié)合成多條多組分細絲，該設(shè)備包括模具噴嘴，它包括構(gòu)成為與第一種液體材料源相通的第一液體輸入口以及構(gòu)成為與第二種液體材料源相通的第二液體輸入口；多個第一液體出口，每個液體出口用來擠出相應(yīng)的多條第一線；多個第二液體出口，每個液體出口用來擠出相應(yīng)的多條第二線，每個第二出口位于所述第一液體出口中的相應(yīng)一個附近；多條第一液體通道，每條通道在所述第一液體輸入口和所選擇的所述第一液體輸出口中的一個之間相通；以及多個第二液體通道，每條通道在所述第二液體輸入口和所選擇的所述第二液體輸送中的一個之間相通，所述第一和第二液體通道分別匯聚在所述第一和第二液體出口處，以便分別擠出多條第一和第二線，第一和第二線在擠出之后立即結(jié)合在一起，以形成多條多組分細絲，該細絲具有結(jié)合了第一和第二種液體材料的橫斷面結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括岐管裝置，包括在第一種液體材料源和所述模具噴嘴的所述第一液體輸入口之間連通的第一岐管液體通道，以及在第二種液體材料源和所述模具噴嘴的所述第二液體輸入口之間連通的第二岐管液體通道，所述岐管裝置還包括設(shè)置在所述第一岐管液體通道近端用來將第一液體材料源保持在第一預(yù)定溫度下的第一加熱裝置和設(shè)置在所述第二岐管液體通道近端用來將第二液體材料源保持在第二預(yù)定溫度下的第二加熱裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一和第二出口分別在所述模具噴嘴的外表面處相切。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，模具噴嘴還包括傳送塊，包括所述第一和第二液體輸入口和所述第一和第二液體通道中的一部分；以及模具噴嘴塊，包括所述第一和第二出口和所述第一和第二液體通道中的其它部分。
5.一種設(shè)備，用于將第一種液體材料擠出成多條第一線并且將第二種液體材料擠出成多條第二線，然后將多條第一和第二線結(jié)合成多條多組分細絲，該設(shè)備包括模具噴嘴，它包括構(gòu)成為與第一種液體材料源相通的第一液體輸入口以及構(gòu)成為與第二種液體材料源相通的第二液體輸入口；多個第一液體出口，每個液體出口用來擠出相應(yīng)的多條第一線；多個第二液體出口，每個液體出口用來擠出相應(yīng)的多條第二線，每個第二出口位于所述第一液體出口中的相應(yīng)一個附近；多條第一液體通道，每條通道在所述第一液體輸入口和所選擇的所述第一液體輸送中的一個之間相通；以及多個第二液體通道，每條通道在所述第二液體輸入口和所選擇的所述第二液體輸送中的一個之間相通，所述第一和第二液體通道分別匯聚在所述第一和第二液體出口處，以便分別擠出多條第一和第二線，第一和第二線在擠出之后立刻結(jié)合在一起，以形成多條多組分細絲，該細絲具有結(jié)合了第一和第二中液體材料的橫斷面結(jié)構(gòu)；以及設(shè)置在所述第一和第二液體出口的相對側(cè)面上并且構(gòu)成用來引導(dǎo)壓縮空氣沖擊所述多組分細絲的空氣通道。
6.一種生產(chǎn)多組分細絲的方法，包括擠出多條由第一種液體材料構(gòu)成的第一線；同時擠出多條由第二種液體材料構(gòu)成的第二線；并且在擠出之后立刻將多條第一線分別與多條第二線結(jié)合成多組分細絲，每條細絲具有結(jié)合了第一和第二種液體材料的斷面結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括使壓縮空氣沖擊在聚結(jié)的多組分細絲上，以使多組分細絲變細。
8.如權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，還包括在擠出多條第一線之前，將第一種液體材料源保持在第一預(yù)定溫度上。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括在擠出多條第二線之前，將第二種液體材料源保持在第二預(yù)定溫度上。
全文摘要
一種熔體紡絲設(shè)備包括纖維產(chǎn)生裝置,用來通過擠出兩種或多種單組分線并使之在擠出之后結(jié)合然后在壓縮空氣的作用下使之變細的方式來生產(chǎn)出多組分細絲。該兩種或多種材料在紡絲組件中不相互接觸。兩種液體材料在整個紡絲組件上分離,從而防止了兩種液體材料間的泄漏,并且使得每種液體材料具有優(yōu)化的溫度,以便進行恰當?shù)臄D出。
文檔編號D01D5/34GK1375579SQ0210705
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月9日
發(fā)明者馬丁·A·艾倫 申請人:諾德森公司