專利名稱：多組分聚合物長絲的高速紡絲方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多組分合成纖維，特別是用來生產(chǎn)非織造織物的雙組分合成纖維。具體說來，本發(fā)明涉及到高速生長多組分聚合物的纖維及長絲的方法和結(jié)構(gòu)緊湊的裝置。更確切地說，本發(fā)明涉及使用一個或多個表面孔密度高的噴絲板來高速生產(chǎn)多組分纖維并接著對纖維進(jìn)行高速驟冷的方法和裝置。
典型的多組分聚合物纖維的生產(chǎn)包括使用至少兩種不同的聚合物，它們在熔融狀態(tài)下通過一個復(fù)雜的紡絲組件輸送到噴絲板的上部孔中，從而使最終從該噴絲板的底面擠出的多組分纖維具有所希望的橫截面結(jié)構(gòu)。
多組分纖維可以制成多種結(jié)構(gòu)，本文所用的術(shù)語“多組分纖維”一般包括“雙組分纖維”，此處的雙組分纖維包括兩種不同的單個聚合組分，而多組分纖維則包括兩種或兩種以上不同的單個聚合組分。各種雙組分纖維的結(jié)構(gòu)包括同心的外皮-芯型，此處芯由一第一聚合物制成，而同心的皮則由一第二聚合物制成，它同心地配置在芯的周圍；并列型，此處兩種聚合物組分在纖維中是以平行關(guān)系并列配置；以及三葉型結(jié)構(gòu)，此處三葉型纖維的三個尖端由一種聚合物制成，其與制成該纖維的其余部分的聚合物是不同的。
通常有兩種方法來生產(chǎn)上述類型的多組分纖維。第一種加工方法是比較老式的兩步“長程紡絲”法，該方法的第一步先以每分鐘500～3000米的常用紡線速度將纖維熔體擠出，而通常更多使用的紡絲速度為每分鐘500～1500米，這可根據(jù)所紡的聚合物來確定，并將所獲得的未拉伸的纖維集束并暫時儲存起來，然后再將它們集合在一起形成一個粗絲束并把它送入一個裝置中，在第二步驟中，通常以每分鐘100～250米的速度運(yùn)行，對纖維進(jìn)行拉伸和卷曲，然后切成短纖維。
第二種方法是一步的“短程紡絲”法，該方法在一個單一步驟中即可將聚合物轉(zhuǎn)變成短纖維，此時典型的紡絲速度范圍為每分鐘50～200米。此一步紡絲法由于每個噴絲板上的噴絲孔的數(shù)量比在長程紡絲法中通常使用的噴絲孔的數(shù)量要多得多，因而提高了生產(chǎn)率。
由于“短程紡絲”法在進(jìn)行生產(chǎn)時不存在紡絲步驟與拉伸之間的中斷，因此它比“長程紡絲”法更加有利的是產(chǎn)量比較高，而且在兩個步驟之間不需要有纖維的存儲空間，或為安置“長程紡絲”裝置所需的額外的安裝空間。
熔融的多組分長絲的生產(chǎn)方法已是眾所周知的，并且已經(jīng)在耐卡基瑪(NAKAJIMA)等人的美國專利4,738,607中作了公開，該專利已作為本說明書的參考文件。在該專利中，為了制備出單獨(dú)的紡絲液，至少兩種不同的熱塑性聚合物被單獨(dú)地加熱熔化，然后在它們以預(yù)定比例相互組合時，或就在這個時間之前，將這兩種紡絲液通過各自的通路，在壓力下被分別送入紡絲孔中。然后將組合后的聚合物從噴絲板的底部孔中擠出成為很多根多組分纖維，這些多組分纖維必須馬上進(jìn)行驟冷，以使它們在同樣條件下固化。
具有雙組分纖維紡絲的某些優(yōu)點(diǎn)的聚合物熔融紡絲的方法和裝置也是人所共知的。例如授予黑爾斯(黑爾斯′850)(HILLS)的美國專利4,406,850中已公開了一種可用來把一定量的不同聚合物輸送到噴絲板上的每個噴絲孔中，同時又在噴絲板板面或表面的單位面積上保持有高表面密度的長絲的紡絲裝置和方法，該專利已作為本說明書的參考文件。
黑爾斯(HILLS)′850專利中指出，在噴絲板表面的單位面積上要得到數(shù)量眾多的孔(或高的孔表面密度的雙組分紡絲中，最困難的品種是同心式皮-芯型。黑爾斯(HILLS)′850專利中公開了一種在紡制同心式皮-芯型纖維時，可獲得“高孔表面密度”的改進(jìn)型紡絲組件。該噴絲板可以獲得在每平方厘米的噴絲板底面上2.0～2.5個孔的孔表面密度，并且黑爾斯(HILLS)′850專利中還指出，噴絲孔之間更小的間距也是可能的。
授予黑爾斯(黑爾斯′074)(HILLS)的美國專利4,162,074中，該專利已作為本說明書的參考文件，公開了可以以更高的孔表面密度來對多組分纖維進(jìn)行紡絲的方法和裝置。黑爾斯(HILLS)′074專利中公開了在噴絲板表面積的每平方厘米面積上約有8個左右噴絲孔的孔表面密度，并且這些噴絲孔位置交錯排列，以便對纖維進(jìn)行更加有效的驟冷。黑爾斯(HILLS)′074專利中，利用一個或多個可任意設(shè)置的分配板，其中分配器的液流通道就刻蝕在該板的一側(cè)或兩側(cè)面上，以便把不同的聚合物組分分配到適合的噴絲板的進(jìn)口孔處。
為了使生產(chǎn)率(即每平方厘米噴絲板表面積每分鐘聚合物的克數(shù))和纖維的均勻度(即旦尼爾和形狀)達(dá)到最大并且保持成本盡可能低，黑爾斯(HILLS)′074在幾次試驗運(yùn)行中使用了具有噴絲小孔(即孔)的噴絲板，這些噴絲小孔以垂直于驟冷氣流的方向排列，相互間隔為6毫米，從而在每平方厘米的噴絲板表面積(即底面)上具有7.9個孔(或每個孔12.6平方毫米)的孔表面密度。在該密度下，位于緊靠噴絲板下面的150毫米內(nèi)，需要有強(qiáng)烈的驟冷氣流通過，以防止長絲之間的粘連。黑爾斯(HILLS)′074并沒有詳細(xì)說明所使用的驟冷裝置的技術(shù)特性，而是使用了市場上容易買到的并且眾所周知的驟冷裝置。
由于所有的多組分纖維加工都要通過熔融紡絲，這里就有一個對在噴絲板下表面上以大于每12.6平方毫米一個孔的孔表面密度的熔融纖維進(jìn)行充分冷卻的問題。標(biāo)準(zhǔn)的驟冷裝置是不能充分冷卻熔融的多組分長絲的，因而在這些長絲充分凝固以前，就會產(chǎn)生“粘連。”長絲(即兩根或多根長絲粘結(jié)在一起)的問題。由于不能充分冷卻而產(chǎn)生的另一個問題是會出現(xiàn)“粗節(jié)”，即由于熔融長絲(即纖維)的冷卻速度沒有快到足以使它能承受住紡絲(拉)應(yīng)力，因而使纖維或長絲斷裂。
本發(fā)明的第一個目的在于通過一個或多個高孔表面密度的噴絲板的高速紡絲以及通過使用一個經(jīng)過改進(jìn)的高速驟冷裝置對從一個或多個高孔表面密度噴絲板中高速擠壓出來的一排排多組分纖維進(jìn)行充分冷卻來達(dá)到多組分纖維的高生產(chǎn)率?？妆砻婷芏鹊亩x為噴絲板表面(即底面)單位面積上的表面孔的數(shù)目。
本發(fā)明的第二個目的在于防止以高速從一個或多個高孔表面密度噴絲板中擠壓出來的多組分纖維發(fā)生粘連和/或產(chǎn)生粗節(jié)。
本發(fā)明的第三個目的在于能紡出一種沿其全長具有均勻橫截面的纖維，而同時又能滿足本發(fā)明的其它目的。
本發(fā)明的上述目的可以通過提供一種用于多組分聚合物長絲的高速紡絲方法來達(dá)到，該方法包括在第一熔融溫度下，將第一聚合組分送入至少一個紡絲組件中；在第二熔融溫度下，將第二聚合組分送入至少一個紡絲組件中；將第一和第二聚合組分復(fù)合成一種多組分結(jié)構(gòu)，并通過至少一個高孔表面密度的噴絲板擠出，以形成熔融的多組分長絲；并高速噴吹一種流體(最好是空氣)，貫穿于多組分熔融長絲的擠出方向，使熔融的多組分長絲驟冷。
高速噴吹的流體使熔融的多組分長絲驟冷的步驟包括優(yōu)先選用至少以每分鐘1000英尺的表面速度噴吹該流體，該表面速度的優(yōu)先優(yōu)用范圍約為每分鐘1000～1600英尺。最好，高速噴吹的流體使熔融的多組分長絲驟冷的步驟包括至少以每分鐘1200英尺的表面速度噴吹該流體。優(yōu)選選用的最大表面速度不大于每分鐘1400英尺。在一個最佳實(shí)施例中，高速噴吹的流體使熔融的多組分長絲驟冷的步驟包括以每分鐘約1300英尺的表面速度噴吹該流體。
此外，高速噴吹的流體使熔融的多組分長絲驟冷的步驟最好由一個具有一個開口的驟冷裝置來完成，流體可以從該開口噴出，該開口的寬度至少和從一個高孔表面密度噴絲板中擠出的熔融的多組分長絲的總寬度相同，而該開口的高度是可變的，最好該驟冷裝置的開口的最大高度約為50毫米。
該驟冷裝置的開口最好是在驟冷時其高度設(shè)置在至少約20毫米處。優(yōu)先選用的設(shè)置最大高度不大于約40毫米。在一個最佳結(jié)構(gòu)中，該驟冷裝置的開口高度約為35毫米。
最好驟冷裝置的位置與最近的熔融多組分長絲之間的水平距離，從驟冷裝置表面的開口的中心測量，至少約為4.5厘米。該驟冷裝置最好是放置在與最近的熔融的多組分長絲之間的水平距離，從驟冷裝置表面的開口的中心測量，不大于55毫米的位置處。在一個最佳實(shí)施例中，該驟冷裝置的開口放置在水平距離約為5厘米處。
該驟冷裝置最好放置在與至少一個高孔表面密度噴絲板的底面到該驟冷裝置表面開口的頂邊之間的垂直距離約為0.0～20.0厘米的位置，該垂直距離最好是取為至少10厘米左右，最大的垂直距離最好是不大于100毫米。在一個最佳實(shí)施例中，該驟冷裝置的開口是放置在與至少一個高孔表面密度噴絲板底面之間的垂直距離為約5.0厘米處。
在另一個最佳實(shí)施例中，該驟冷裝置放置在與至少一個高孔表面密度噴絲板底面之間的垂直距離約為1.0厘米處。
驟冷裝置與水平面成一個約為0～50度的角度放置，并使其表面開口朝向至少一個高孔表面密度噴絲板底面的中心。最好該安裝角取為至少10度左右。優(yōu)先選用的最大角度是不大于35度左右。在一個最佳實(shí)施例中，該角度約為23度。
驟冷裝置以高速將溫度范圍為50～90°F的流體從上述方法確定的開口中噴出，最好該流體的溫度為至少約60°F，優(yōu)先選用的最高流體溫度應(yīng)不大于80°F左右。在一個最佳實(shí)施例中，由高速驟冷裝置以高速噴吹出的流體的溫度為70°F左右。
熔融的多組分長絲最好是以至少約每分鐘30米的紡絲速度進(jìn)行加工，其最佳紡絲速度范圍為每分鐘30～900米左右。該紡絲速度最好是取為至少每分鐘60米左右。優(yōu)先選用的紡絲速度應(yīng)為不大于約每分鐘450米。在一個最佳實(shí)施例中該紡絲速度至少為每分鐘90米左右，在另一個最佳實(shí)施例中，該紡絲速度不大于每分鐘225米左右。最好將該紡絲速度取為至少每分鐘100米左右，甚至最好將該最大紡絲速度取為不大于每分鐘165米。
至少一個高孔表面密度噴絲板包括一個底面，熔融的多組分纖維通過該底面擠出。在該底面上最好是至少8平方毫米的面積上包括一個孔。在該至少一個高孔表面密度噴絲板底面上最好是至少每5平方毫米面積上包括一個孔。本發(fā)明的一個最佳實(shí)施例中使用至少一個高孔表面密度噴絲板，在其底面上至少每2.5平方毫米的面積上包括一個孔。也可以選擇在該至少一個高孔表面密度噴絲板底面上至少每0.6平方毫米包括一個孔。
多組分熔融的長絲可以包含不同數(shù)量的組分，例如雙組分、三組分、四組分等，并且這些組分可以以不同的數(shù)量存在。例如，一種組分可以是該熔融的多組分長絲的總量的至少10％、30％或50％。最好該熔融的多組分長絲是由約占10～90％重量的第一組分和約占90％～10％重量的第二組分所制成。該熔融的多組分長絲最好是由約占30％～70％重量的第一組分和約占70～30％重量的第二組分所組成。在一個最佳實(shí)施例中，該熔融的多組分長絲是由約占50％重量的第一組分和約占50％重量的第二組分所組成的。
該方法包括第一聚合組分的擠出率約為每分鐘每個噴絲板孔0.01～0.12克，第二聚合組分的擠出率約為每分鐘每個噴絲板孔0.01～0.12克。最好將第一聚合組分的擠出本取為每分鐘每個噴絲板孔至少約0.02克以及將第二聚合組分的擠出率取為每分鐘每個噴絲板孔至少約0.02克。第一聚合組分和第二聚合組分的最大擠出率最好都取為每分鐘每噴絲板孔不大于0.06克。在一個最佳實(shí)施例中，第一聚合組分的擠出率為每分鐘每個噴絲板孔約為0.02克，第二聚合組分的擠出率為每分鐘每個噴絲板孔約0.02克。
在另一個最佳實(shí)施例中，第一聚合組分的擠出率為每分鐘每個噴絲板孔約0.06克，第二聚合組分的擠出率為每分鐘每個噴絲板孔約0.06克。
本方法還可以任意選定包括一個在第三熔融溫度下將至少一個第三聚合組分送入至少一個紡絲組件中，以把它與第一和第二聚合組分結(jié)合成熔融的多組分纖維。
本發(fā)明的目的還可以通過提供一種多組分聚合物長絲的高速紡絲裝置來達(dá)到，具體說來，該裝置是用來完成本發(fā)明所述的高速紡絲方法的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供了一種用來對多組分聚合物長絲進(jìn)行高速紡絲的裝置，該裝置包括至少一個高孔表面密度噴絲板；至少一個用來使第一聚合物組分通過至少一個高孔表面密度噴絲板的給料裝置，和至少一個用來使第二聚合物組分通過至少一個高孔表面密度噴絲板的給料裝置，以便擠壓出一組熔融的多組分長絲；以及至少一個用來對剛從至少一個高孔表面密度噴絲板中擠出的成組的熔融的多組分長絲進(jìn)行急冷的驟冷裝置，以便有效地防止多組分長絲產(chǎn)生粗節(jié)和粘連。
最好，該至少一個的驟冷裝置上包括一個具有開口的表面，該至少一個的驟冷裝置以高表面速度將一種流體通過開口噴出，該表面具有固定的寬度和可變化的高度。最好可變的高度可達(dá)50毫米左右。在實(shí)際使用時，該可變化的高度最好設(shè)置在至少20毫米左右，并且最好設(shè)置在不大于40毫米左右。在一個最佳實(shí)施例中，該至少一個驟冷裝置的表面的可變化高度設(shè)置在35毫米左右。
最好該至少一個驟冷裝置的表面的固定寬度至少與從至少一個高孔表面密度噴絲板中擠壓出來的熔融的多組分纖維的總寬度相等。在一個最佳實(shí)施例中，該固定寬度至少為21英寸左右。在另一個最佳實(shí)施例中，該固定寬度至少為23英寸左右。
該至少一個的驟冷裝置最好包括一個用來以至少每分鐘約110英尺的表面速度通過驟冷裝置表面吹出流體的驅(qū)動裝置，表面速度的最佳范圍每分鐘約為1000～1600英尺。最好該驅(qū)動裝置以每分鐘1200英尺左右的表面速度通過該表面吹出流體，驅(qū)動裝置通過該表面吹出流體的更為優(yōu)先選用的速度是每分鐘不大于約1400英尺。在一個最佳實(shí)施例中，驅(qū)動裝置以每分鐘約1300英尺的表面速度吹出流體通過該表面。該驅(qū)動裝置最好是以每分鐘約300立方英尺的容積流量通過該表面吹出流體。
該高速紡絲裝置最好包括至少一個用來將至少一個驟冷裝置相對于至少一個高孔表面密度噴絲板以一定角度安裝的角度安裝裝置。該角度安裝裝置用來使高速流體以約0～50度的角度指向至少一個高孔表面密度噴絲板的底面。最好該至少一個角度安裝裝置將至少一個驟冷裝置相對于至少一個高孔表面密度噴絲板的底面以約10度的角度進(jìn)行安裝。該至少一個角度安裝裝置將至少一個驟冷裝置相對于至少一個高孔表面密度噴絲板的底面的安裝角度不要大于35度左右是優(yōu)先選用的。在一個最佳實(shí)施例中，該至少一個角度安裝裝置將至少一個驟冷裝置相對于至少一個高孔表面密度噴絲板底面的安裝角度為23度左右。
該高速紡絲裝置最好還包括至少一個用來將至少一個驟冷裝置相對于至少一個高孔表面密度噴絲板可調(diào)整地垂直安裝的垂直安裝裝置，該垂直安裝裝置把至少一個最靠近至少一個高孔表面密度噴絲板的底面的驟冷裝置的表面的頂邊安裝在從噴絲板底面到該表面頂邊之間的垂直距離為0.0-20.0厘米處。該垂直安裝裝置最好將至少一個驟冷裝置安裝在噴絲板的底面和與其最接近的驟冷裝置表面的頂邊之間的垂直距離為至少1.0厘米處。該垂直安裝裝置將至少一個驟冷裝置安裝在噴絲板的底面和與其最接近的驟冷裝置的表面頂邊之間的垂直距離為不大于20.0厘米左右為最佳。最好該垂直距離不大于10.0厘米。在一個最佳實(shí)施例中，該垂直距離約為5.0厘米左右，在另一個最佳實(shí)施例中，該垂直距離約為1.0厘米。
該高速紡絲裝置最好還包括至少一個用來將至少一個驟冷裝置相對于從至少一個高孔表面密度噴絲板中擠出的熔融的多組分長絲水平方向可調(diào)整地安裝的水平安裝裝置，該至少一個水平安裝裝置把至少一個驟冷裝置安裝在從最靠近的熔融的多組分長絲到驟冷裝置的表面開口的中心之間的水平距離為4.5厘米處。最好該水平距離不大于5.5厘米左右。在一個最佳實(shí)施例中該水平距離設(shè)定為約5厘米。
至少一個高孔表面密度噴絲板包括一個底面，熔融的多組分纖維通過該底面擠出，該噴絲板還包括在其底面至少每8平方毫米面積上有一個孔。最好是在該至少一個高孔表面密度噴絲板的底面上至少每5平方毫米面積上包括一個孔。在該裝置的一個最佳實(shí)施例中，包括至少一個高孔表面密度噴絲板，在該噴絲板的底面，每2.5平方毫米的面積上至少包括一個孔。可選用的該裝置還可以包括至少一個高孔表面密度的噴絲板在其底面至少每0.6平方毫米面積上包括一個孔。
通過表示本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的附圖的特性說明將能更好地理解本發(fā)明，其中

圖1為本發(fā)明多組分纖維的高速紡絲裝置(其中包括高速驟冷裝置)的實(shí)施例簡圖；圖2為本發(fā)明驟冷裝置的開口的正面視圖；圖3為沿圖1所示裝置的III-III線和III′-III′線所截取的部分左側(cè)視圖；圖4表示本發(fā)明用來提供多組分纖維的一個噴絲板；和圖5示出了本發(fā)明用來提供多組分纖維的噴絲板的底面簡圖。
在纖維生產(chǎn)過程中，如果每個噴絲板都允許有一定數(shù)量的長絲損失的話，那么每臺紡絲機(jī)纖維生產(chǎn)量就將大大降低，因此為獲得給定的纖維產(chǎn)量，投資費(fèi)用就要大大增加。這就導(dǎo)致需要更多的紡絲機(jī)，而每臺紡絲機(jī)都需要配備聚合物用的泵、泵的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、溫度控制裝置，聚合物用的管道，驟冷裝置，送出輥以及用來容納這些設(shè)備的建筑空間。因此即使是在每個噴絲板所擠出的長絲數(shù)量方面的很小的改進(jìn)，對最后的產(chǎn)品成本來說都是很重要的。
本專利受讓人已提出多個專利申請，其目的在于改進(jìn)聚合物紡絲和驟冷工序。古博塔(Gupta)等人的歐洲專利申請0 552 013中涉及聚丙烯纖維的紡絲方法和所紡出的纖維以及用該纖維制出的產(chǎn)品。古博塔(Gupta)等人的專利申請中所述的方法包括使具有寬分子量分布的聚丙烯組分通過噴絲板進(jìn)行熔融紡絲，使它形成熔融纖維，然后將該熔融的纖維驟冷，得到可熱熔粘結(jié)的聚丙烯纖維。古博塔(Gupta)等人的專利申請所述的方法在兩步的長程紡絲法和一步的短程紡絲法中均可使用。由于在一步紡絲法中噴絲板上所使用的毛細(xì)管比長程紡絲法中通常所用的毛細(xì)管的數(shù)量高5～20倍，因而一步紡絲法的生產(chǎn)率大大提高。例如在一個優(yōu)選實(shí)施例中通常工業(yè)用長程紡絲法的噴絲板具有約50～4000個，最好是3000～3500個毛細(xì)管，而在另一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)中具有約1000～1500個毛細(xì)管，而通常工業(yè)用短程紡絲法中所用的噴絲板上具有約500～100,000個，最好是30,000～70,000個毛細(xì)管。這些方法中常用的熔融紡絲擠出溫度為250～325℃。此外，在雙組分長絲的生產(chǎn)方法中，毛細(xì)管的數(shù)量指的是正在被擠出的長絲數(shù)量，而不需是噴絲板中毛細(xì)管的數(shù)量。
為了實(shí)現(xiàn)多組分纖維的高速紡絲的目的(最好使用短程紡絲方法)，本發(fā)明在聚合物纖維從噴絲板擠出的附近處對擠出的聚合物纖維提供了充分驟冷的氣流。例如，由于標(biāo)準(zhǔn)的驟冷裝置不能充分驟冷在短程紡絲法中從至少一個高孔表面密度的噴絲板上擠出的多組分纖維，因而當(dāng)在擠出纖維的噴絲板上的孔的表面密度超過在該噴絲板的底面上約每12.6平方毫米面積一個孔的孔表面密度時，就會產(chǎn)生諸如長絲粘連和粗節(jié)等問題。
此處的術(shù)語“高孔表面密度”是用來指噴絲板的，而術(shù)語“高孔表面密度噴絲板”是用來指在其底面的每12平方毫米面積上至少具有一個孔的孔表面密度的噴絲板的。術(shù)語“高速”和“高表面速度”此處是用來指具有至少每分鐘800英尺的表面速度的驟冷裝置。
實(shí)際上，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，各種特征均與驟冷裝置有關(guān)，以便對擠出的多組分纖維提供充分驟冷的氣流，使纖維固化到可以防止出現(xiàn)稱之為纖維粘連和粗節(jié)的程度。
本發(fā)明涉及包括長絲和短纖維在內(nèi)的各種形式的纖維。這些術(shù)語均使用其通常的工業(yè)含義。本文中長絲通常是用來指在紡絲機(jī)中的連續(xù)纖維，然而為了方便起見，術(shù)語纖維和長絲在本文中也可以互換使用?！岸汤w維”是指切斷的纖維或長絲。例如在尿布中使用的非織造織物的短纖維，其長度應(yīng)優(yōu)先選用約1～3英寸的長度，最好是1.25～2英寸長。
本發(fā)明中被擠壓成多組分長絲的聚合物材料可以包括任何聚合物，它們可以在長程紡絲法或短程紡絲法中擠壓，按已知的多組分長絲的低孔表面密度生產(chǎn)方法直接生產(chǎn)多組分長絲，例如聚烯烴、聚脂、聚酰胺、聚醋酸乙烯脂、聚乙烯醇和乙烯丙烯酸共聚體等。例如聚烯烴可以包括聚乙烯系，聚丙烯系、聚丁烯和聚4-甲基-1-戊烯；聚酰胺可以包括各種尼龍以及聚醋酸乙烯脂可以包括乙烯乙酸乙烯脂。
一種優(yōu)先選用的擠壓用聚合物組分是一種用來生產(chǎn)皮-芯結(jié)構(gòu)的雙組分纖維的聚合物混合體，其中芯線是聚丙烯，外皮是聚乙烯。另一種優(yōu)先選用的用來生產(chǎn)雙組分纖維的擠壓聚合物組分是一種芯-皮結(jié)構(gòu)的聚合物混合體，其中芯線是聚酯，外皮是乙烯乙酸乙烯脂。雖然優(yōu)選實(shí)施例涉及雙組分纖維，但本發(fā)明并不局限于此，而是可以應(yīng)用于具有三個或多個聚合組分的多組分纖維。同樣，雖然優(yōu)先選用的結(jié)構(gòu)是芯-皮型，但本發(fā)明也不局限于這種結(jié)構(gòu)，它可以應(yīng)用于包括上面已提到的結(jié)構(gòu)在內(nèi)的任何多組分結(jié)構(gòu)。
被擠壓的聚合物組分可以包括具有窄分子重量分布或?qū)挿肿又亓糠植嫉木酆衔?，具有寬分子重量分布的?yōu)選聚合物組分是聚丙烯。
另外，本文中所用的術(shù)語聚合物包括均聚合物和各種聚合物(如異分子聚合物和三元共聚物)以及混合物(包括由各單批混合而成的混合物和復(fù)合物或就地形成的混合物)等。例如聚合物可以包括烯烴類的共聚物如丙烯，這些共聚物可以含有各種組分。例如在上述古博塔(Gupta)等人專利申請中所討論過的那些組分。
本文所述的熔體流動指數(shù)(MFI)根據(jù)ASTMD 1238-82來確定(對聚丙烯按L條件，對聚乙烯按E條件，其它聚合物在不同的條件下運(yùn)行，這些條件在前面所推薦的程序中已列出)。
通過實(shí)施本發(fā)明方法和通過對聚合物組分使用熔融紡絲方法紡絲，如本發(fā)明的長程紡絲法和短程紡絲法，就可以得到的均勻度很好的纖維和長絲，并且可以使用一個或多個高孔表面密度噴絲板進(jìn)行生產(chǎn)，以獲得很高的生產(chǎn)率并因此而降低生產(chǎn)成本。
例如對于用來擠壓以聚丙烯為芯線，聚乙烯為外皮的皮-芯纖維的典型的短程紡絲方法而言，由于芯線組分為聚丙烯，而外皮組分為聚乙烯，因而聚丙烯是在250℃左右的熔融溫度下進(jìn)行擠壓，而聚乙烯則是在230℃的熔融溫度下進(jìn)行擠壓，兩種聚合物流經(jīng)過一個有260℃道生熱載體夾套的紡絲箱進(jìn)入到紡絲組件。紡絲組件使熔融的聚合物液流保持互相分開直到它們正好到達(dá)噴絲板之前為止，在噴絲板中這些聚合物液流結(jié)合成皮-芯結(jié)構(gòu)。如果一個噴絲板，舉例來說有15,774個直徑為0.012英寸的孔，孔的長徑比L/D為2∶1，這些孔以每2.5平方毫米一個孔的密度排列成一種矩形圖案，而該聚合物按芯線組分與外皮組分比為50∶50進(jìn)行紡絲，每種組分的擠壓速度為0.021克/分/孔，標(biāo)準(zhǔn)的流體驟冷裝置不能對剛從噴絲板擠出的所有纖維進(jìn)行充分凝固而發(fā)生某些故障。使用標(biāo)準(zhǔn)的流體驟冷裝置在上述條件下所產(chǎn)生的兩種最普遍的故障是粘連(即兩根或多根纖維在它們充分凝固之前粘合在一起)和粗節(jié)(即一根或多根纖維由于沒有充分凝固導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度不夠而在紡絲拉力作用下產(chǎn)生斷裂)。
參看圖1，圖中示出了本發(fā)明的一種對多組分纖維進(jìn)行高表面速度驟冷的裝置，多組分纖維至少通過一個高孔表面密度的噴絲板進(jìn)行高速紡絲。第一聚合物組分從紡絲組件3的第一進(jìn)口1送入，第二聚合物組分從紡絲組件3的第二進(jìn)口2送入，第一和第二組分是由單獨(dú)的計量泵進(jìn)行喂送。圖1所示的紡絲組件3是用來制造雙組分纖維用的。為了加工第三種組分的聚合物可以選用一種具有第三個進(jìn)口的紡絲組件，以生產(chǎn)三組分纖維。此外，為了生產(chǎn)更復(fù)雜的多組分纖維，可以使用能夠接受多于三個聚合物組分的紡絲組件。
參看圖4，該圖為圖1所示裝置中所使用的紡絲組件(如上述黑爾斯(HILLS)′074專利中所公開的一種)的詳細(xì)透視圖。第一和第二進(jìn)口1，2通過頂板4分別把兩種組分的聚合物送入帳蓬形空腔5，6中。濾網(wǎng)支承板7固定濾網(wǎng)7′和7″，該兩濾網(wǎng)用來過濾分別從空腔5，6流出的聚合物。在濾網(wǎng)7′和7″下面是一系列并排的長方形凹槽9′和9″。一組流體分配孔A(用于第一聚合物組分)和B(用于第二聚合物組分)配置在板10上。長方形槽11′和11″分別與孔A和B對中，以便將第一組分和第二組分的聚合物分別輸送到各自的孔中。
分配器板12直接配置在板10的下方(即板10的下游)。分配器板12包括一規(guī)則構(gòu)形的各單獨(dú)的蓄流板13，每個蓄流板13放置在接納經(jīng)相應(yīng)的計量孔A流入的第一流動聚合物組分處。在每個蓄流板13的兩端各有一個分配孔14。蓄流板13和分配孔14最好是在分配板12上刻蝕(最好是用光化學(xué)刻蝕)出來的，并且應(yīng)將蓄流板刻蝕在板12的上游，而孔14刻蝕在分配板12的下游側(cè)。然而，分配板12也可以用其它方法進(jìn)行加工，如鉆孔、鉸孔及其它形式的機(jī)械切削加工方法。圖中示出的分配板僅僅是為了能更直觀地進(jìn)行說明。分配板的數(shù)量和形式由每種纖維所要求的聚合物組分分配的復(fù)雜性所決定。
在分配板12的不包含蓄流板13在內(nèi)的上游表面積上，用刻蝕或機(jī)械加工的方法加工到預(yù)定的深度，以接納來自計量孔B的第二聚合物組分。噴絲板15上有一組穿過板的整個厚度的噴絲孔16。每個噴絲孔16上都有一個沉頭孔17，該孔在噴絲板15的上游側(cè)形成一個進(jìn)口孔。第一和第二聚合物組分首先被一起送入進(jìn)口孔17中形成所要求的形狀，然后具有所要求的多組分結(jié)構(gòu)的纖維就從噴絲孔16中擠出。
圖5為圖4所示的一個噴絲板的底面(即表面)從底部向上看時的簡圖。噴絲孔16相互交錯排列以提高驟冷效率。為了提高生產(chǎn)率，最好按盡可能密集的構(gòu)形來布置噴絲孔16?？梢赃_(dá)到的密度由幾何條件所限制，即受到能使聚合物組分一個挨著一個地放置而彼此間又不會發(fā)生干擾的密度的限制。在這方面，標(biāo)準(zhǔn)孔表面密度噴絲板所具有的孔表面密度是在噴絲板表面(即底面)積上每12.6平方毫米內(nèi)有一個噴絲孔。高孔表面密度噴絲板則包括例如每8平方毫米表面積上有一個孔的孔表面密度的噴絲板?，F(xiàn)已經(jīng)為多組分纖維的生產(chǎn)設(shè)計出在每2.5平方毫米面積內(nèi)就有一個孔的孔表面密度的噴絲板，每0.6平方毫米面積內(nèi)有一個孔的孔表面密度的噴絲板也已經(jīng)能夠用于單組分纖維的生產(chǎn)。
當(dāng)使用高孔表面密度噴絲板生產(chǎn)多組分纖維時，標(biāo)準(zhǔn)的驟冷裝置已不合乎需要，并且不能使從高孔表面密度噴絲板中擠出的纖維充分凝固，從而使纖維出現(xiàn)粗節(jié)和/或粘連。標(biāo)準(zhǔn)的驟冷裝置包括一個標(biāo)準(zhǔn)的矩形側(cè)向吹風(fēng)的箱件，其上貼有一個35英寸長和25英寸寬的泡沫塑料墊，它可以沿噴絲板底面的整個長度上給出恒定的每分鐘330英尺的速度分布圖。
現(xiàn)在返回來再參看圖1，圖中示出了使用本發(fā)明改進(jìn)的驟冷系統(tǒng)的裝置。例如第一和第二聚合物在連續(xù)加工過程中分別以各自的添加劑進(jìn)行干混合，第一和第二聚合物的混合物各自被分別送到位于擠壓機(jī)(圖中未示出)進(jìn)料頸部上面的儲存器內(nèi)。第一和第二聚合物的混合物分別送入一個獨(dú)立的擠壓機(jī)(圖中未示出)中并作為第一和第二熔融聚合物組分在擠壓機(jī)中被分別擠壓。
第一熔融聚合物組分在第一熔融溫度下經(jīng)進(jìn)口1送入紡絲組件3，第二熔融聚合物組分在第二熔融溫度下經(jīng)進(jìn)口2送入紡絲組件3。雖然圖1中只表示出了一個紡絲組件3，但本發(fā)明并不受此限制，可以有兩個或多個紡絲組件用于并行加工多組分長絲。當(dāng)使用聚丙烯和聚乙烯作為聚合物組分時，熔融溫度分別保持在約250℃和230℃。
如前所述，熔融聚合物組分由紡絲組件3進(jìn)行加工，而稠密組合的多組分纖維從噴絲板15的底面的噴絲孔16中擠出。幾種組分可以復(fù)合成多組分纖維，組分之間的比例可以是約占10％～90％重量的第一種組分對約占90％～10％重量的第二種組分。該比例最好是約占30％～70％重量的第一種組分對約占70％～30％重量的第二種組分。一種皮-芯結(jié)構(gòu)的最佳實(shí)施例中，該比例為第一組分約占重量的50％，第二組分約占重量的50％。
紡絲速度或多組分纖維從噴絲孔中擠出的速度可以在約30米/分～900米/分范圍內(nèi)。紡絲速度最好至少約為每分鐘60米。紡絲速度最好應(yīng)不大于每分鐘約450米。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，紡絲速度至少約為每分鐘90米。在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，紡絲速度為不大于每分鐘225米。更為優(yōu)先選用的紡絲速度為至少約每分鐘100米，最高紡絲速度則約為不大于每分鐘165米。
多組分纖維當(dāng)其組分的重量百分比為50∶50時，每種組分從噴絲孔16中擠出的速度約為每噴絲孔0.01～0.12克/分。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)各組分的重量百分比約為50∶50時，每種組分優(yōu)先選用的最小擠出速度約為每噴絲孔0.02克/分。優(yōu)先選用的最大擠出速度約為每噴絲孔0.06克/分。
當(dāng)多組分纖維18從噴絲孔16中擠出時，它們立刻被從驟冷噴嘴21的表面22處噴出的高表面速度的流體驟冷。從表面22處噴出的流體的溫度約為50°F～90°F。優(yōu)先選用的表面22處的驟冷流體的最低溫度約為60°F。優(yōu)先選用表面22處的驟冷流體的最高溫度約為80°F。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，表面22處驟冷流體的溫度約為70°F。
在長絲凝固之后，給油輥(未示出)向它們施加紡絲油劑。長絲在七輥之間(未示出)被拉伸并成絲束，該絲束應(yīng)在進(jìn)入填塞箱式卷曲機(jī)(未示出)中進(jìn)行卷曲之前被預(yù)熱。隨后，長絲在輸送機(jī)(未示出)上由空氣冷卻，并由縫隙桿(未示出)對它們施加油劑。另一種是在絲束離開卷曲機(jī)之后用噴射方式進(jìn)行加油。最后長絲被切斷成短纖維并打成包。
圖1所示的驟冷裝置是本發(fā)明的一個最佳實(shí)施例，但是為了進(jìn)行批量加工，可以使用多臺驟冷裝置，其它等效結(jié)構(gòu)的驟冷裝置也可以用來在達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，驟冷裝置20至少包括一個驅(qū)動裝置23，以吹送可控的流體使它經(jīng)柔性導(dǎo)管24進(jìn)入驟冷噴嘴21，最后通過驟冷噴嘴的表面22將流體直接噴到一組熔融的多組分纖維或長絲18上使它們驟冷。優(yōu)先選用的驟冷流體是空氣，但是其它流體例如惰性氣體也可代替空氣使用或與空氣混合使用。標(biāo)準(zhǔn)的排氣裝置40上有一個帶門的開口42，它的作用是在驟冷流體通過并繞一組多組分長絲18使它們冷卻后將流體排出。
至少一個驅(qū)動裝置23最好是一個可充分供給流體的離心式風(fēng)扇，但其它等效裝置如渦輪機(jī)等也可使用。流量控制元件25控制輸入驟冷噴嘴21的流體量。該流量控制元件25最好是蝶閥，但也可以使用等效的其它閥來代替蝶閥。排氣閥26(在虛線中示出的是打開位置)用來處理由驅(qū)動裝置23供應(yīng)的過量流體。
噴嘴21通過水平安裝裝置27，角度安裝裝置28和垂直安裝裝置29固定在高速紡絲裝置50上，上述各安裝裝置相互連接成為一個固定裝置30，噴嘴21通過固定件39安裝在該固定裝置30上。皮托管31測量流過噴嘴21的流體壓力。固定裝置30通過螺栓、螺釘、焊接或其它相當(dāng)?shù)墓潭ǚ椒ㄔ?2處固定在紡絲裝置50上。水平安裝裝置27可通過調(diào)整件27′調(diào)節(jié)，該調(diào)整件最好是一種螺桿-螺母傳動，但也可以是一種松緊螺旋扣結(jié)構(gòu)、齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)或其它等效移動機(jī)構(gòu)。調(diào)整水平安裝裝置27可以移動表面22，使它靠近或遠(yuǎn)離一排排擠出的熔融長絲18。表面22與熔融長絲18之間的水平距離可以用最靠近平面22′的中心的熔融纖維到表面22′的中心之間的距離來測量。噴嘴可以移動的水平距離為0.0～約10.0厘米。對于高表面速度驟冷來說，優(yōu)先選用的最小水平移動距離約為4.5厘米。優(yōu)選選用的最大的水平移動距離約為5.5厘米。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該水平距離設(shè)定為約5厘米。
調(diào)整垂直安裝裝置29可以移動表面22，使它靠近或遠(yuǎn)離噴絲板15的底面(或表面)15′。表面22與底面15′之間的垂直距離可以用從表面22的頂邊22″的高度到噴絲板的底面15′的高度之間的距離來測量。噴嘴可以移動的垂直距離為0.0～約10厘米。對于高表面速度驟冷來說，優(yōu)先選用的最小垂直移動距離是0.0厘米，最大的垂直移動距離約為6.0厘米，垂直移動距離約為5.0厘米是最佳設(shè)定距離之一，垂直移動距離為1.0厘米是另一個最佳設(shè)定距離。
調(diào)整角度安裝裝置28可以改變噴嘴噴射的角度α，該角度為噴嘴噴出驟冷流體的方向D與噴絲板底面15′的水平方向之間的夾角。該角度安裝裝置的角度調(diào)整范圍為約零度(即驟冷流體基本上平行于噴絲的底面并垂直于長絲擠出方向)到50度。優(yōu)先選用的最小角度調(diào)整范圍約為10度，優(yōu)先選用的最大角度調(diào)節(jié)范圍約為35度。噴射角度約為23°是最佳設(shè)定角度之一。
驟冷噴嘴21上裝有高度變化裝置，調(diào)整該裝置可以改變驟冷噴嘴21的表面22上的開口高度。高度變化裝置33最好是一塊平板，通過調(diào)節(jié)高度調(diào)整機(jī)構(gòu)34可以改變該平板的角度。高度調(diào)整機(jī)構(gòu)最好是帶有調(diào)節(jié)旋鈕的螺桿-螺母傳動機(jī)構(gòu)，但其它等效調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也可互換使用。圖2為表面22的端視圖，圖中示出了高度變化裝置33對表面22的高度尺寸h的作用。通過調(diào)整高度變化裝置(即平板)33，高度h的可變范圍可達(dá)約50毫米。最好該表面開口的最小高度設(shè)置在約20毫米，該表面開口的最大高度最好設(shè)置在約40毫米。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該表面開口的高度設(shè)置在約35毫米。該表面開口的高度變化將改變開口的面積，該開口的面積與驟冷氣流噴出該表面的表面速度成反比。
圖3為沿圖1的III-III和III-III′線所截取的本高速紡絲裝置的左側(cè)視圖。最好所有的熔融的多組分長絲都能受到從表面22噴吹出的流體高速驟冷，以便使它們有效地急速冷卻。因此表面22的寬度W最好是大于從高孔表面密度噴絲板15中擠出的一組長絲的寬度W′。實(shí)際上表面22的固定寬度至少應(yīng)大于約18英寸。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，表面22的固定寬度W至少約為21英寸。在另一個優(yōu)選實(shí)施例中使用了至少約23英寸的固定表面寬度的驟冷裝置。
通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)驟冷噴嘴21的表面高度和流量控制裝置25，該驟冷裝置能夠噴吹驟冷流體以至少約100英尺/分的表面速度通過表面22，該表面速度最好是在約1000英尺/分～1600英尺/分的速度范圍內(nèi)。最小表面速度最好為約1200英尺/分，最大表面速度最好約為1400英尺/分。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，通過調(diào)整驟冷裝置可提供約1300英尺/分的表面速度。當(dāng)表面速度約為1300英尺/分時，驟冷噴嘴噴吹出的流體的容積流量約為300英尺3/分。
為了能更清楚地敘述本發(fā)明，下面給出了一些非限制性的實(shí)例，為了進(jìn)行比較，同時也列舉了兩個現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)例(即例1和例2)實(shí)例所有實(shí)例均有下列共同特征具有皮-芯結(jié)構(gòu)的雙組分纖維是通過在下列條件下進(jìn)行熔融紡絲而獲得的，這些條件包括芯線組分是HIMONT纖維等級的聚丙烯，該聚丙烯的MFI230(熔融指數(shù))為20dg/min，重量與數(shù)量比的平均分子重量分布為4.3(由粒子排阻色譜法確定)，固態(tài)密度為0.95gm/c.c及最高熔點(diǎn)為165℃(由差示掃描量熱法確定)。外皮組分是Dow Aspun 6811A纖維等級的聚乙烯(一種乙烯和辛烯-1的聚合物)，該纖維等級的聚乙烯的MFI190為27dg/min，固態(tài)密度為0.9413gm/c.c，最高熔點(diǎn)為126℃。
聚丙烯在熔融溫度為約250℃下擠出，聚乙烯在熔融溫度為約230℃下擠出。兩種聚合物液流通過一個帶有260℃道生熱載體夾套的紡絲箱進(jìn)入紡絲組件中。紡絲組件使熔融的聚合物液流在進(jìn)入噴絲板之前保持相互分開，直到它們到達(dá)噴絲板前為止，在噴絲板中這些聚合物液流復(fù)合成皮-芯結(jié)構(gòu)。所使用的噴絲板有15774個直徑為0.012英寸的孔，孔的長徑比L/D為2∶1，這些孔以每孔2.5平方毫米的孔密度排列成矩形圖案。該聚合物的芯線組分與外皮組分之重量百分比為50∶50的比例進(jìn)行紡絲。每個組分的擠出速度為0.021克/分/孔(gm/min/hole)。
比較實(shí)例1擠壓出的長絲由70°F以2000英尺3/分流量的橫向噴吹的空氣驟冷，空氣來自一般的橫向鼓風(fēng)驟冷裝置，該裝置位于噴絲板的底面的下面(即該一般橫向鼓風(fēng)驟冷裝置的頂邊與噴絲板的底面一樣高)。一般的橫向鼓風(fēng)驟冷裝置包括一個其上貼有一個長35英寸，寬25英寸的泡沫塑料襯墊的矩形箱體，它可以沿噴絲板的底面的整個長度上給出一個恒定的約330英尺/分的速度分布圖；一個具有2英寸和寬25英寸長的開口的排氣裝置設(shè)在擠出的長絲的一側(cè)，該側(cè)與驟冷裝置所在的一側(cè)相對置。排氣裝置在0.9英寸水柱高的靜壓下運(yùn)行。長絲繞過一個空轉(zhuǎn)的導(dǎo)絲輥并以107米/分的速度從牽引輥上取出。
在上述條件下，不可能建立起合適的紡絲條件，驟冷空氣不能在熔融紡絲纖維組成單一絲束之前對它們進(jìn)行充分的冷卻，因此長絲將發(fā)生粘連和粗節(jié)。
比較實(shí)例2所使用的驟冷裝置與比較實(shí)例1中所述的相同，溫度范圍為60°F～80°F的橫向噴吹的驟冷空氣以1000～3000英尺3/分的流量進(jìn)行驟冷以期建立合適的紡絲條件。在一種試驗中，驟冷裝置的下半部被關(guān)閉，以將空氣的速度增加到接近600英尺/分。上述各種條件的組合由于長絲的粘連和/或粗節(jié)的產(chǎn)生而不能建立起任何一種可以接受的紡絲條件。
實(shí)例3擠壓出的長絲由如圖1所示的驟冷裝置以流量為300英尺3/分，溫度為70°F的空氣穿過絲線進(jìn)行驟冷。驟冷裝置安裝在噴絲板的底面之下的5.0厘米處。該驟冷裝置設(shè)有一個35毫米高、25英寸寬的矩形表面開口，它與水平面的夾角約為23°，并且使它對準(zhǔn)噴絲板的底面的中心。該驟冷裝置的開口位于水平距離約5.0厘米處。空氣通過驟冷裝置的表面速度約為1300英尺/分。具有一個2英寸×25英寸的開口的排氣裝置放置在擠出的長絲的一側(cè)，該側(cè)在最靠近驟冷裝置一側(cè)的對面。該排氣裝置在0.9英寸水柱高的靜壓下運(yùn)行。長絲繞過一個空轉(zhuǎn)的導(dǎo)絲輥并以107米/分的速度從牽引輥上取出。每種組分的擠出速度為0.021克/分/孔(gm/min/hole)。連續(xù)紡絲的情況良好，長絲沒有產(chǎn)生粗節(jié)或粘連。
實(shí)例4紡絲是在與實(shí)例3相同的條件下進(jìn)行的，不同的是牽引輥的速度是129米/分，并且每種組分的擠出速度為0.025克/分/孔(gm/min/hole)。連續(xù)紡絲的情況良好，長絲沒有產(chǎn)生粗節(jié)或粘連。
實(shí)例5
紡絲是在與實(shí)例3相同的條件下進(jìn)行的，不同的是牽引輥的速度為129米/分，每種組分的擠出速度為0.022克/分/孔(gm/min/hole)。連續(xù)紡絲的情況良好，長絲沒有產(chǎn)生粗節(jié)或粘連。
實(shí)例6紡絲是在與實(shí)例3相同的條件下進(jìn)行的，不同的是牽引輥的速度為129米/分，每種組分的擠出速度為0.06克/分/孔(gm/min/hole)。連續(xù)紡絲的情況良好，長絲沒有產(chǎn)生粗節(jié)或粘連。
雖然上面已經(jīng)對本發(fā)明的具體裝置、材料和實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)該指出，本發(fā)明并不受上述已公開的具體內(nèi)容的限制，一切與之等效的方法和裝置均應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于多組分聚合物長絲的高速紡絲的方法，該方法包括以下步驟在一第一熔融溫度下，將一第一聚合組分送入至少一個紡絲組件中；在一第二熔融溫度下，將一第二聚合組分送入至少一個紡絲組件中；將第一和第二聚合組分復(fù)合成一種多組分結(jié)構(gòu)并使它們通過至少一個高孔表面密度的噴絲板擠出，以形成熔融的多組分長絲；以及沿著與擠出方向相垂直的方向，以高速噴吹一種流體使熔融的多組分長絲驟冷，以便有效地防止多組分長絲產(chǎn)生粗節(jié)和粘連。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以高速噴吹一種流體而使熔融的多組分長絲驟冷的步驟包括至少約以每分鐘1000英尺的表面速度噴吹流體。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以高速噴吹一種流體而使熔融的多組分長絲驟冷的步驟包括約以在每分鐘1000～1600英尺范圍內(nèi)的表面速度噴吹流體。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的方法，其特征在于，對該熔融的多組分長絲進(jìn)行驟冷的步驟包括沿著垂直于該熔融長絲的擠出方向以高速噴吹空氣。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于，以高噴吹一種流體而使熔融的多組分長絲驟冷的步驟可以由一個高表面速度驟冷裝置來完成，該裝置上有一個表面開口，流體可以從該開口噴出，所述表面開口的寬度至少和一從一個高孔表面密度的噴絲板中擠壓出來的熔融的多組分長絲的總寬度相同，而該表面開口的高度是可變的。
6.如權(quán)利要求5中所述的方法，其特征在于，該高表面速度驟冷裝置的表面開口的高度約為20～50毫米。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的方法，其特征在于，以高速噴吹一種流體而使熔融的多組分長絲驟冷的步驟可以由一個高表面速度驟冷裝置來完成，該裝置上有一個表面開口，流體可以從該開口噴出，該高表面速度驟冷裝置的位置與最近的熔融的多組分長絲之間的水平距離為從該表面開口的中心測量約為4.5～5.5厘米。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項所述的方法，其特征在于，以高速噴吹一種流體而使熔融的多組分長絲驟冷的步驟可以由一個高表面速度驟冷裝置來完成，該裝置上有一個表面開口，流體可以從該開口噴出，該高表面速度驟冷裝置放置在使其表面開口的頂邊與至少一個高孔表面密度的噴絲板的底面之間的垂直距離約為0.0～20.0厘米。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項所述的方法，其特征在于，以高速噴吹一種流體而使熔融的多組分長絲驟冷的步驟可以由一個高表面速度驟冷裝置來完成，該裝置上有一個表面開口，流體可以從該開口噴出，該高表面速度驟冷裝置放置成與水平面成0～50度左右的角度，并使其表面開口朝向至少一個高孔表面密度的噴絲板的底面的中心。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的方法，其特征在于，以高速噴吹一種流體使熔融的多組分長絲驟冷的步驟可以由一個高表面速度驟冷裝置來完成，該裝置上有一個表面開口，其具有使溫度范圍為50°～90°F的一種流體可從其中噴出的開口。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的方法，其特征在于，熔融的多組分長絲是使用長程紡絲法生產(chǎn)的。
12.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的方法，其特征在于，該紡絲速度的范圍約為每分鐘60～225米。
13.如權(quán)利要求1～12中任一項所述的方法，其特征在于，至少一個高孔表面密度的噴絲板包括一個底面，熔融的多組分纖維經(jīng)該底面被擠出，此外，至少一個高孔表面密度的噴絲板在其底面的每8平方毫米的面積上至少包括一個孔。
14.如權(quán)利要求13中所述的方法，其特征在于，至少一個高孔表面密度的噴絲板在其底面的每0.6平方毫米的面積上至少包括一個孔。
15.如權(quán)利要求1～14中任一項所述的方法，其特征在于，第一聚合組分的擠出率約為每分鐘每個噴絲板孔0.01～0.12克，第二聚合組分的擠出率約為每分鐘每個噴絲板孔0.01～0.12克。
16.如權(quán)利要求1～15中任一項所述的方法，其特征在于，對熔融的多組分長絲進(jìn)行驟冷包括當(dāng)該熔融的多組分長絲剛從至少一個高孔表面密度的噴絲板中擠出時，立即對它進(jìn)行急冷。
17.如權(quán)利要求1～16中任一項所述的方法，其特征在于，該多組分熔融的長絲是雙組分纖維，它由約占30～70％重量的第一組分和約占70～30％重量的第二組分所組成。
18.如權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，該雙組分長絲包含聚乙烯外皮和聚丙烯芯。
19.如權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，該雙組分長絲由聚脂外皮和乙酸憶烯乙烯脂芯組成。
20.一種用于多組分聚合長絲的高速紡絲的裝置，該裝置包括至少一個高孔表面密度的噴絲板；至少一個用來使第一聚合物組分通過所述至少一個高孔表面密度噴絲板的給料裝置，和至少一個用來使第二聚合物組分通過所述至少一個高孔表面密度噴絲板的給料裝置，以擠壓出一組熔融的多組分長絲；以及至少一個用來對剛從所述至少一個高孔表面密度噴絲板上擠出的一組熔融的多組分長絲進(jìn)行急冷的高表面速度驟冷裝置，以便有效地防止多組分長絲產(chǎn)生粗節(jié)和粘連。
21.如權(quán)利要求20中所述的裝置，其特征在于，所述至少一個高表面速度驟冷裝置上包括一個具有一表面開口的表面，通過該表面開口所述至少一個高表面速度驟冷裝置將一種流體以高表面速度噴出，所述表面具有一固定的寬度并且包括一個用來改變所述表面的表面開口的高度的裝置，所述高度改變裝置可以改變所述表面的表面開口的高度從約20毫米到50毫米，該表面的所述固定寬度至少和從所述至少一個高孔表面密度噴絲板上擠出的熔融的多組分纖維的總寬度相同，所述至少一個高表面速度驟冷裝置包括一個用來約以每分鐘1000～1600英尺的表面速度通過所述表面噴吹一種流體的驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置通過所述表面噴吹一種流體的容積流量約為每分鐘300立方英尺。
22.如權(quán)利要求20～21中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括至少一個用來將所述至少一個高表面速度驟冷裝置相對于所述至少一個高孔表面密度噴絲板安裝成一個傾斜角度的角度安裝裝置，所述至少一個高孔表面密度的噴絲板包括一個底面，熔融的多組分纖維通過該底面擠出，所述角度安裝裝置用來把所述至少一個高表面速度驟冷裝置安裝在使高速流體以約0～50度的角度朝向所述至少一個高孔表面密度的噴絲板底面的中心處。
23.如權(quán)利要求20～22中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括至少一個用來將所述至少一個高表面速度驟冷裝置相對于所述至少一個高孔表面密度的噴絲板可作垂直方向安裝調(diào)整的垂直安裝裝置，所述至少一個高孔表面密度的噴絲板包括一個底面，熔融的多組分纖維通過該底面擠出，所述表面上有一個最靠近于所述至少一個高孔表面密度的噴絲板的所述底面的頂邊，所述垂直安裝裝置把所述至少一個高表面速度驟冷裝置安裝在從所述高孔密度噴絲板的底面到該表面的頂邊之間的垂直距離為0.0到20.0厘米處。
24.如權(quán)利要求20～23中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括至少一個用來將所述至少一個高表面速度驟冷裝置相對于從所述至少一個高孔表面密度的噴絲板中擠壓出來的熔融的多組分長絲作水平方向安裝調(diào)整的水平安裝裝置，所述至少一個水平安裝裝置把所述至少一個高表面速度驟冷裝置安裝在從最接近的熔融長絲到該驟冷裝置的所述表面的中心之間的水平距離約為4.5到5.5厘米處。
25.如權(quán)利要求20～24中任一項所述的裝置，其特征在于，所述至少一個高孔表面密度的噴絲板包括一個底面，熔融的多組分纖維通過該底面擠出，所述至少一個高孔表面密度的噴絲板還包括在所述底面上至少每8平方毫米面積上有一個孔。
26.如權(quán)利要求25中所述的裝置，其特征在于，所述至少一個高孔表面密度噴絲板在所述底面上至少每0.6平方毫米的面積上有一個孔。
全文摘要
一種用于多組分聚合物長絲的高速紡絲的方法和裝置，其通過在靠近一個或多個高孔表面密度的噴絲板的底面處安裝一個高表面速度驟冷裝置，來防止熔融的長絲產(chǎn)生粗節(jié)和粘連。
文檔編號D01D4/06GK1120079SQ9510114
公開日1996年4月10日 申請日期1995年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月5日
發(fā)明者小·C·J·伍斯特 申請人:赫爾克里斯有限公司