[发明专利]将熔融聚合物输送到一挤出模头的方法和装置

说明书

本发明涉及将聚合物树脂转换成其熔融状态的转换，这种转换使用在顺流注施机中，所述顺流注施机例如是一熔喷模头、纺粘模头、加粘注施模头、模塑模头以及类似的模头。本发明涉及到利用一个已完全成为一体的装置，将加压聚合物熔融体输送到挤出模头的装置。本发明特别涉及那种使用在熔喷模头中的聚合物熔融体输送装置。

在许多使用熔融聚合物的场合中，聚合物树脂不仅要被熔化，而且还必须要在一定压力下以一控制流率和温度输送到一模头。例如在熔喷纺产品的生产中，树脂通过一挤压机，该挤压机熔化聚合物并在400°F和800°F之间的典型温度和高达700磅/吋²的压力下输送聚合物到一模头。该熔喷模头包括一排并列的孔和与孔的侧面相接的空气通道。熔融树脂通过这些孔被挤压而形成纤维，这些纤维借助从空气通道喷出的层状热空气被拉长和变细，这些微细尺寸的纤维以形成非织造织物的纠缠纤维的形式被收集在滚筒或输送机上。在一些熔喷装置中，一齿轮泵被设置在挤压机和模头之间，以便输送定量的熔融聚合物到模头。

本发明的另一方法是应用在纺粘操作中。在这些操作中，熔融树脂由挤压机通过纺粘模头输送，一般形成长的连续的纤维，由于没有使纤维变细的空气流，该操作工艺不同于熔喷的操作工艺。纺粘纤维的直径一般大于熔喷法纤维的直径。

本发明还应用在熔融涂料和粘合剂的喷涂中。在这种方法中，熔融聚合物涂料或粘合剂利用空气挤压模头被涂在一基质上，挤压模头包括一个形成气流的组件。当涂料和粘合剂从模头孔中排出时，由于空气被用来伸张和拉细成束的聚合物，所以这种方法可称为熔喷法。

这些方法都包括聚合物熔体通过模头的挤压，但一般都需要不同的聚合物或不同的聚合物特性。

在所有这些应用中，都需要一个结构简单，效率高的装置用来在可控制的流率、压力和温度下输送聚合物熔体。传统的输送装置都采用紧公差的长挤压螺杆（L/D为30/1）。在螺旋推进杆和螺旋筒之间的紧公差使聚合物受到剪切并产生有助于聚合物熔融的热。在一些应用中，齿轮泵与挤压机串联使用。传统的聚合物输送装置是由分别的部件（例如挤压机和齿轮泵）装配的。这种部件一般受限于现有的设计和结构，这样的装置不能组成一个完全的整体，因此必须装有分别的控制系统，原动机和加热器等。

本发明的聚合物输送装置是一个整体，该装置包括一个聚合物树脂料斗，该斗具有一个预热斗内树脂的装置;一个体部，该体部内安装有一个螺旋推进杆组件和加热体部的装置;一个齿轮泵和一个用来驱动齿轮泵和螺旋推进杆的原动机。齿轮泵的排出通道通过被加热的体部延伸，以便输送聚合熔体到挤压模头。这样，螺旋推进杆和齿轮泵可由同一原动机驱动，并且树脂通过它所时的加热是由相同加热元件完成的。

在本发明的最佳实施例中，该装置还包括一个安装在排出通道内的过滤器和一个压力式回流阀，用来使熔体返回到螺旋推进组件。

螺旋推进杆最好是一个比较短的（L/D小于15∶1）低公差（高公隙）的螺杆，以便输送聚合熔体到齿轮泵。高公隙（10%或更大）使聚合熔体免受过度剪切。

本发明的方法包括预热一热塑性聚合物树脂以形成一熔体，使熔体通过一加热体进一步加热熔体并输送熔体到齿轮泵，泵送熔体通过已被加热的体部至一个挤压模头，以及挤压熔体形成一挤压或模塑产品或涂层。

在一特别实施例中，本发明用来输送一熔体到一熔喷模头，以生产熔喷层或涂施聚合涂料或粘合剂到基质上。

图1是本发明的聚合物输送装置与一个熔喷模头相连的正视图，该图为示意图。

图2是沿图1的2-2剖面的具有局部剖视的输送装置的端视图。

图3是沿图1的3-3剖面的输送装置的水平剖视图。

图4是沿表示在图3中的4-4剖面的泵连接器的剖视图。

图5是沿表示在图3中的5-5剖面的齿轮泵的剖视图。

图6是输送装置的料斗具有局部剖视的透视图。

图7是图2的局部放大剖视图，表示用来安装加热器的装置和在图6中的料斗内的散热片组件。

如图1图示的那样，本发明的聚合物输送装置10大体上包括一个被加热的体部11，一个安装在加热体11上的料斗12（包括树脂预热装置），一个安装在体部11内的轴17上的螺旋推进杆14，一个装在轴17上的齿轮泵16和用于驱动轴17的原动机18。该原动机（例如电动机）通过齿轮箱连接装置19、轴21和联轴器22来驱动轴17。

简单地说，操纵过程如下：