[发明专利]将单组分液态线挤出成多组分细丝的设备和方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请涉及以下的未决且共同所有的申请，该申请与本申请在同一日期申请，即名称为“生产多组分液态细丝的设备”的美国专利申请(律师证号NOR.983)，并且其公开的全部内容在这里被引用作为参考。

技术领域

本发明大体上涉及将两种分开的液体材料挤出成细丝或线，更具体地说，涉及一种用于将两种分开的液体材料纺粘或熔体喷射成多组分细丝的熔体纺丝(熔纺)设备。

背景技术

由合成热塑性塑料制成的熔纺织物已经长时间应用于各种用途，包括过滤、棉胎、用于清除油的织物、例如用在尿布和妇女卫生用品上的吸收材料、热绝缘材料和医用衣服和织物。

熔纺材料由于包含通过机械装置使纤维缠结而制成的随机取向的细丝或纤维而属于被称为无纺织物的普通类别。具有或没有一些纤维间熔合的纤维缠结赋予织物以整体性和强度。如上所述，可以将无纺织物转变成各种最终用途产品。

虽然熔纺无纺织物可以通过许多工艺来制成，但是最普及的工艺为熔体喷射和纺粘工艺，这两种工艺都涉及热塑性材料的熔体纺丝。熔体喷射是一种用于无纺织物生产的工艺，其中熔融热塑性塑料从模具顶端挤出以形成一排细丝。离开模具顶端的纤维马上与汇聚板或热空气喷射流接触，以将这些细丝拉细成细微的直径。然后以随机的方式将这些纤维放到收集装置上，从而形成无纺织物。

纺粘工艺涉及通过喷丝头挤出连续的细丝。所挤出的细丝保持分开，并且例如通过充电、受控的气流或收集装置的速度来获得所要求的细丝取向。将这些细丝收集在收集装置上，并且通过使细丝层穿过压紧滚筒和/或热滚压砑光机被粘接。

无纺材料用在这些产品中，例如尿布、外科长袍、地毯背衬、滤布以及许多其它消费品和工业用品。生产无纺材料的最普及的机器使用了熔体喷射和纺粘设备。对于特定的用途来说，要求采用多种热塑性液态材料以形成每根细丝的单独断面部分。通常，这些多组分细丝包括两种组分，因此更具体地说被称作双组分细丝。例如，当生产供服装业使用的无纺材料时，最好生产出具有并排结构的双组分细丝。一个重要的考虑涉及到材料的成本。例如，一股廉价材料的线可以与一股更昂贵的材料的线结合，第一股线可以由聚丙烯或尼龙制成，另一股线可以由聚酯或共聚酯。另外，这两种类型材料在干燥或冷却时会收缩不同量，从而产生出具有理想特性的卷曲的细丝。

还存在许多其它的多组分纤维结构，例如皮芯、绒尖染色和微但尼尔结构，每种结构都有其自身特殊的用途。可以采用一种或多种组分液体来控制各种材料特性。这些特性包括例如热的、化学的、电的、光的、芳香的和抗微生物特性。同样，在排出以制造所需截面结构的长丝之前，存在许多类型的模具喷嘴用于结合多种液体组分。

各种设备利用包括竖直或水平层叠板的模具喷嘴来形成双组分细丝。具体地说，熔体喷射模具喷嘴将两股液体材料流导向至靠近一叠竖直板的顶端的相对侧面上。纺粘模具喷嘴将两种不同的材料流引导至一叠垂直板的顶板上。被蚀刻或被钻成垂直或水平的板叠的液体通道将两种不同类型的液体材料引导至它们在模具喷嘴内结合然后在喷射出口处挤出成为多组分细丝的地方。可以获得各种断面结构的细丝，例如并排和皮心结构。

以垂直或水平取向的方式采用薄板叠在板之间会出现不良密封。在一种生产情况下，液体压力将使得相邻的板相互稍微分开地移动。因此，少量的一种类型液体会通过这些不良密封泄漏，从而引起聚合物“丸”或小球形成在所挤出的细丝上。该丸使得多组分细丝出现问题，例如强度降低或粗糙度增加。还有，层叠板不会在两种类型材料之间提供热阻隔。因此，每种液体材料的细丝不能在其最优的温度下结合，从而有可能对其挤出造成负面影响。

其它设备通过在通过多条排出通道进行挤出之前使两种类型的液体材料结合在空腔中来避免使用层叠板。更具体地说，两种不同类型的材料例如热塑性聚合物最初并排地留在空腔中，并且在压力下被输送给排出通道，在排出通道中它们以并排的关系被挤出成为双组分细丝。由于两种液体材料以并排的关系留在在模具空腔和排出通道中，所以这会导致热问题或与材料在挤出之前不正确地结合或混合物相关的问题。

由于这些原因，所以要求提供用于熔体纺粘多组分细丝的设备和方法，并且不会遇到现有的熔体纺丝设备中的各种问题。

发明概述