[发明专利]利用来自辅助歧管的流体流进行聚合材料熔喷的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年5月23日提交的美国临时专利申请No.60/683,643的权益。

技术领域

本发明涉及生产非织造聚合材料的熔喷方法。更具体地，本发明涉及熔喷过程，在该熔喷过程的同时，利用来自与导管相结合的辅助歧管的流体流，所述导管将二次流分配到从所述熔喷模具排出的纤维中。

背景技术

具有有用性能的非织造幅材(nonwoven web)能够利用熔喷方法形成，在该方法中将长丝从一系列小的喷丝孔挤出，同时将其利用热空气或其它细化流体(attenuating fluid)细化成纤维。该细化的纤维在位于远处的收集器或其它合适的表面上形成为幅材。

近来，本领域的文献已描述了在纤维已从喷丝孔排出并被细化之后，但在它们碰到收集器上之前，流体的二次流如何能够被引导到所述纤维上。通过操控所述二次流的速度和温度，能够以有用的方式改变所述纤维的性能以及因此它们形成在所述收集器上的非织造织物的性能。

但是，以此方式对二次流的使用存在限制。当织物形成速度提高时，在某一点处已知的技术变得无效。当生产率提高时，细化流体的流和二次流体的流开始以不希望的方式相互作用。开始出现的一个特定失效模式是喷丝孔下游的涡旋再循环区的出现。一些排出的纤维被扫入到所述再循环区中并以不希望的方向被扫掉，这引起浪费、减少产量并弄脏设备。一直以来都致力于改善非织造幅材的均匀性。本领域需要一种机构，通过该机构，用于所述纤维性能的二次流的优点能够被扩展到降低生产成本的高生产率。

发明内容

本发明的实施方案通过提供如下的方法和设备来解决这些和其它问题，其中所述方法和设备减小了所述再循环区，以从而减少弄脏所述模具面的飘散纤维的量。辅助歧管在急冷气流和所述模具的喷丝孔之间分配流体。来自所述歧管的流体减小了低压区域，从而减少了急冷气的再循环。结果，也减少了在所述模具面处的飘散纤维的量。

一个实施方案是具有模具的熔喷设备，所述模具具有多个用于排出聚合材料的长丝喷丝孔。至少一个导管被定位，以引导气流朝向所述排出的聚合材料。该实施方案具有相对于所述模具和所述至少一个导管定位的至少一个辅助歧管，使得流体从辅助歧管被分配到所述流与所述长丝喷丝孔之间，以从而将所述聚合材料与再循环区基本隔离。在实际实践中常常提供两根导管，在排出的聚合物的幕(curtain)的任一侧都有一根。在这种情况下，优选的是具有两个辅助歧管，每个都被定位以将所述聚合材料与其对应的再循环区基本隔离。

在优选实施方案中，所述辅助歧管如下分配流体，沿着所述长丝喷丝孔位置的长度在单位长度上具有基本均匀的质量流。在以下的详细描述中，将提供指导以说明如何方便地制备歧管，该歧管分配基本均匀的质量流，即使当所述流体是可压缩的流体时也是如此。

本发明的另一实施方案是具有模具的熔喷设备，所述模具具有多个用于排出聚合材料的长丝喷丝孔，所述模具排出被夹带在空气流中的聚合材料流，所述空气流来自所述模具内的多个气刀。至少一根导管被定位以引导二次气体流朝向所述排出的聚合材料并处于远离所述模具的方向。此外，至少一个辅助歧管相对于所述模具和所述至少一根导管被定位，使得流体从辅助岐管被分配到在所述二次流与聚合材料流之间的位置中，并朝向气体的再循环区的区域，该区域紧邻所述模具，并具有比所述二次流的质量流率低的质量流率，从而将在所述导管与所述多个喷丝孔之间的再循环区基本隔离。

本发明的另一方面是一种熔喷方法，包括：

从模具的多个长丝喷丝孔排出聚合材料；

引导气流朝向所述排出的聚合材料；和

从辅助岐管分配流体，其中所述流体在所述流与所述长丝喷丝孔之间被分配，以将所述聚合材料与再循环区基本隔离。

附图说明

图1示出了可形成巨大的再循环区的现有技术常规熔喷设备的横截面图。

图2示出了在设计辅助歧管中利用的熔喷设备的横截面的二维几何表示。

图3示出了在已被网格化成(meshed into)有限元之后图2的几何表示，该有限元允许在设计辅助歧管中待利用的流线的建模。

图4示出了在增加辅助歧管之后图2的几何表示。

图5示出了在已被网格化成有限元之后图4的几何表示，该有限元允许由所述辅助歧管的引入产生的流线的建模。

图6示出了所述辅助歧管的三维几何表示，该辅助歧管具有由图5所示网状元件的二维几何表示所限定的状态。