CN100359072C - 用于形成扩展非织造网的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新的成纤方法和相关装置、以及由该新方法和装置制备的网。在该新方法中，a)从具有已知宽度和厚度的模具中挤出长丝流；b)引导该挤出长丝流穿过由两个狭窄地分开的壁形成的加工室，所述壁彼此平行、与所述模具宽度平行、且与挤出长丝流的纵轴平行；c)在收集器上截取穿过加工室的长丝流，在那里收集长丝作为非织造纤维网；和d)选择加工室壁之间的间隔，使得挤出长丝流在到达收集器前扩展和被收集作为在宽度上显著比模具宽的网。通常，宽度增加足以产生显著经济效益，例如减少网制备费用。这种经济效益在宽度比模具宽度大50、100、或200、或更多毫米时发生。优选地，收集网的宽度比所述模具宽度大至少50%。加工室优选在其纵向侧对周围环境是开放的，以允许加工室内的压力将长丝流向室的纵向侧向外推出。

Description

用于形成扩展非织造网的方法
纤维非织造网常规地通过如下方法制得：挤压液体的成纤材料穿过模具以形成长丝流，在它们移动通过挤出模具的过程中加工长丝(例如，骤冷和拉伸它们)，然后在多孔收集器上截断长丝流。长丝以纤维团沉积在收集器上，该纤维团既可以为可处理网的形式或可以被加工为以形成这样的网。
典型地，收集的块或网与挤出长丝的模具的宽度近似相同：如果要制备一米宽的网，模具也通常为约一米宽。因为通常需要宽的网以最经济地制造，所以也通常使用宽的模具。
但是宽的模具具有一些缺点。例如，模具通常被加热以有利于加工穿过该模具的成纤材料；模具越宽，所需的热量越多。另外，宽的模具的制造费用比较小的模具更昂贵，且更难于保养。还有，所收集的网的宽度可根据该网的目的用途而改变；但通过改变模具的宽度或所利用的模具比例来完成这样的改变会是不方便的。
本发明提供了一种用于制备纤维非织造网的方法，该非织造网具有可控的或可选择的宽度，该宽度可根据该网的目的用途调整，可显著不同于模具宽度，由该模具可挤出形成网的长丝。概括来说，本发明的方法包括：a)从具有已知宽度和厚度的模具挤出长丝流；b)引导被挤出的长丝流穿过由两个狭窄地分开的壁形成的加工室，所述壁彼此平行、与模具的宽度平行、且与被挤出的长丝流的纵轴平行；c)收集被加工长丝作为非织造纤维网；和d)通过调整壁之间的间隔至产生调整宽度的所选量，从而调整长丝流的宽度以使其与模具宽度不同。最经常地，长丝流的所需调整宽度显著大于模具宽度，长丝流在其从模具移动至收集器时扩展，在收集器中它作为功能网被收集。通常，收集后的网宽度比比模具宽度宽至少50或100毫米、或更大；优选地，网宽度比模具宽度宽至少200毫米、或更大。较窄的宽度也能得到，从而增加了另外的挠性。
优选地，加工室在其纵向侧在壁长度的至少部分上面向周围环境开放。另外，壁优选地在长丝移动方向上彼此会聚，以有助于加宽挤出长丝流。
在附图中：
图1为可用于本发明方法以形成非织造纤维网的装置的总示意图。
图2为沿图1中的线2-2观察所得的图1装置的示意图。
图3为可用于本发明的加工室的放大侧视图，用于室的安装装置未显示。
图4为在图3中显示的加工室与安装装置和其他相关装置的部分示意的俯视图。
图5为用于实施本发明的替换装置的俯视图。
图6为沿图5中的线6-6所得的剖视图。
图7为可用于实施本发明的替换装置的部分示意侧视图。
图1显示了实施本发明的示例性装置。成纤材料通过如下方法被引至挤出头或模具10：在该示例性装置中，将成纤材料导入料斗11，在挤出机12中熔融该材料，将熔融材料通过泵13泵入挤出头10。尽管丸状或其他颗粒形式的固体聚合物材料是最经常使用的，并被熔化为液体可泵送状态，但是其他成纤液体如聚合物溶液也可使用。
挤出头10可以是常规的喷丝头或喷丝组合，通常包括排列为规则图案如直排式的多孔。成纤液体的长丝15从挤出头挤出，并被传送至加工室或缩束装置16。挤出长丝15在到达缩束装置16之前移动的距离17可以变化，它们暴露的环境也可变化。典型地，通过常规方法和装置对挤出长丝提供骤冷的空气流或其他气体流18，以降低挤出长丝15的温度。或者，空气流或其他气体流可被加热以有利于拉伸纤维。可以有一股或多股空气(或其他流体)流，例如横着吹向长丝流的第一空气流18a，其可以除去在挤出过程中释放的不需要的气体材料或烟雾；和第二骤冷空气流18b，其实现主要的所需温度降低。根据使用的方法或所需的最终产物的形式，骤冷空气可以是足量的以在挤出长丝15到达缩束装置16之前使它们凝固。在其他情况下，挤出长丝在进入缩束装置时仍为软化的或熔化的状态。或者，不使用骤冷流；在这种情况下，在挤出头10和缩束装置16之间的周围空气或其他流体可以是如下介质，其用于挤出长丝在进入缩束装置之前的任何变化的。
如下面更详细讨论地，长丝流15穿过缩束装置16，然后离开。如图1和2所示，该流离开到收集器19上，在那里长丝或成品纤维被收集作为可以是或不是粘附的纤维团20，为可处理的网形式。如下面更详细讨论地和如图2所示，纤维或长丝流15优选在其离开缩束装置并移动经过距离21到收集器19上时已扩展。收集器19通常是多孔的，排气设备14可以设置在收集器下面以有助于纤维沉积在收集器上。收集的块20可以输送到其他装置如压延机、压花台、层压机、切断机等；或者它可以穿过主动辊22(图1)，卷入存储卷筒23。在穿过加工室后，但在收集前，挤出的长丝或纤维可进行许多附加的加工步骤(未在图1中显示)例如进一步的拉伸、喷洒等。
图3为用于实施本发明的代表性的优选加工设备或缩束装置16的放大侧视图。这个代表性的优选设备包括两个可移动的半区或侧16a和16b，它们被分开以在它们之间形成加工室24：侧16a和16b的相对面60和61形成室的壁。示例性设备16允许在加工室的平行壁之间的距离可方便地调节，以达到对本发明的挤出长丝流宽度的所需控制。挤出长丝流或纤维流的扩展程度可以在这个设备内通过调节在缩束装置或加工设备16的壁60和61之间的距离来控制。这个设备也是优选的，因为它提供了所需的操作连续性，甚至当以高速在窄间隙加工室内运行时也是如此，并且当成纤材料进入加工室时，提供了软化状态的成纤材料。这种条件倾向于使现有技术的加工装置发生堵塞和中断。本发明的长丝流的扩展受到降低加工室的壁之间的间隔以使间隔变窄的能力的支持，至少在某些情况下该间隔比在直接网形成方法中常规使用的加工室的间隔窄。所用的间隔可在室内产生压力，使空气流扩展到加工室构型所允许的宽度，以运送挤出长丝穿过该宽度。
用于调整优选的缩束装置16的壁60和61之间的距离的工具表示在图4中，该图是以不同尺度显示缩束装置及其一些安装和支撑结构的有些示意的俯视图。从图4的俯视图可看出，缩束装置16的加工室或缩束室24典型地为细长的或矩形的槽，具有横向长度25(横过纵轴或长丝移动穿过缩束装置的路径，并与挤出头或模具10的宽度平行)。
尽管缩束装置16以两个半区或侧存在，但是缩束装置16用作一个整体设备，将首先以其组合形式讨论。(图3和4所示的结构仅是代表性的，可以使用许多不同构造。)倾斜的入口壁62和63形成了进入缩束室24的入口空间或咽喉24a。入口壁段62和63优选在入口缘或表面62a和63a为弯曲的，以使运送挤出长丝15的空气流平稳进入。壁段62和63被连接至主体部分28，可供有凹陷区域29，以在主体部分28和壁段62和63之间形成间隙30。空气或其他气体可通过导管31引入到间隙30内，形成气刀(即加压气流，用箭头32表示)，它们对在长丝移动方向上的长丝施加拉力，增加了长丝的速度，它们也对长丝具有另外的骤冷效果。缩束装置体28优选在28a处是弯曲的，以使空气从气刀32平稳进入通道24。可以选择缩束装置体的表面28b的角度(α)以确定气刀冲击穿过缩束装置的长丝流的理想角度。气刀可以不靠近室的入口，而是被另外设置在室内。
缩束室24可在其穿过缩束装置的纵向长度(沿纵轴26穿过缩束室的尺寸称为轴向长度)上具有统一的间隙宽度(在图2纸上，在两个缩束装置侧或壁60和61之间的水平距离33在本文中称为间隙厚度)。或者，如图3所示，间隙厚度可沿着缩束室的长度而改变。优选地，缩束室的厚度沿其向离去开口34的长度方向变窄，即为角度β。已发现，壁60和61在气刀下游某点处的这样一种变窄或会聚在本发明的至少一些实施方案中有助于使挤出长丝流随其朝向并穿过缩束装置出口的移动并移向收集器19而扩展。在本发明的一些实施方案中，壁可以在缩束室的轴向长度上在气刀下游的某点处稍微分离(在这种情况下，沉积在收集器上的挤出长丝流可以比挤出头或模具10的宽度窄，这是本发明的一些产品所需要的)。另外，在一些实施方案中，缩束室由直的或扁平的壁形成，使得在壁之间的间隔或间隙宽度在壁的部分或全部长度上是恒定的)。在所有这些情况下，形成缩束室或加工室的壁60和61在本文中被认为是彼此平行的，因为在它们长度的至少部分上，对于准确平行性的偏差是相对微小的，优选地在横过室的纵向长度的方向上(即，与图3页面垂直)基本没有平行性误差。如图3所示，形成通道24的纵向长度的主要部分的壁段64和65(分别属于壁60和61)可以采用板36的形式，其与主体部分28分开但相连。
即使形成加工室的壁在它们的至少部分长度上会聚，它们也可以在其长度的后续部分上扩展，例如形成吸取效应或文丘里(venturi)效应。缩束室24的长度可以变化以达到不同的效果；变化对于气刀32和离去开口34之间的部分是特别有用的，该部分在本文中有时称为斜槽长度35。所选的较长的斜槽长度与在壁之间的间隔以及壁的任何会聚或发散一起可以增加长丝流的扩展。结构如偏转表面、柯恩达(Coanda)弯曲表面和不直的壁长度可用在出口，以实现纤维所需的附加扩展或其他分布。通常，连同加工的材料和所需的加工模式来选择间隙宽度、斜槽长度、缩束室形状等，以达到所需效果。例如，较长的斜槽长度可用于增加所制备纤维的结晶度。条件可以选择并可广泛变化，以将挤出长丝加工为所需纤维形式。
如图4所示，代表性缩束装置16的两侧16a和16b分别通过连接到直线轴承38的安装滑轮37被支撑，所述直线轴承38在杆39上滑动。轴承38在杆上通过工具如轴向延伸的滚珠轴承排进行低摩擦移动，所述滚珠轴承围绕杆径向设置，由此侧16a和16b能轻易彼此相向和相离地移动。安装滑轮37连接到缩束装置体28和壳40，通过壳40，来自供应管41的空气被分布到管道31和气刀32。
在这个示例性实施方案中，气缸43A和43b分别通过连杆44连接到缩束装置侧16a和16b，施加夹紧力，将缩束装置侧16a和16b彼此相向挤压。连同其他操作常数选择夹紧力，以平衡在缩束室24内存在的压力，另外，如下所述，可用于设定在加工室壁之间的所需间隔。换句话说，夹紧力和由于在缩束装置内的气体压力而在缩束室内部作用以将缩束装置侧施压分开的力在优选的操作条件下处于平衡或均衡。丝状材料可被挤压穿过缩束装置，以成品纤维被收集，同时缩束装置部件保持在它们已确定的均衡或稳态位置，缩束室或通道24保持其已确定的均衡或稳态间隙宽度。
在如图1-4所示的代表性装置的起动和确定的操作后(例如，为得到所选的长丝流宽度)，缩束装置侧或室壁的移动通常仅在和当有系统扰动时(有时在为得到不同的流宽度的工艺操作过程中有目的地移动壁)才发生。当被加工的长丝断裂或与另一根长丝或纤维缠结时，就可发生这样的扰动。这种断裂或缠结经常伴有在缩束室24内压力的增加，例如因为来自挤出头的长丝或缠结的前向末端增大了，形成了室24的局部阻塞。增加的压力足以迫使缩束装置侧或室壁16a和16b彼此移动分开。在室壁移动后，进入的长丝或缠结的末端可穿过缩束装置，因此在缩束室24内的压力回复到扰动前的稳态值，由气缸43施加的夹紧压力将缩束装置侧回复到其稳态位置。在缩束室内引起压力增加的其他扰动包括“液滴”，即在挤出长丝截断后从挤出头出口掉落的成纤材料的球状液体块，或挤出的丝状材料的累积，所述材料可结合并粘到缩束室的壁或粘到先前沉积的成纤材料。
实际上，示例性缩束装置16的侧16a和16b中的一个或两个为“漂浮的”，即不是被任意结构就地固定，而是被安装成可在图1中箭头50的方向上自由便利地横向移动。在优选的布置中，除摩擦力和重力之外，作用在缩束装置侧上的唯一作用力为由气缸和在缩束室24内产生的内部压力施加的偏压力。除气缸之外的其他夹紧工具可被使用，如弹簧、弹性材料变形件、或凸轮；但气缸提供了所需的控制和可变性。
有许多替换物可引起或允许加工室壁的所需移动。例如，不用依靠流体压力来迫使加工室壁分开，在室内的传感器(例如，激光器或探测在壁上的形成物或室的堵塞的热传感器)可用于激活伺服机构，其将壁分离，然后将它们回复到稳态位置。在本发明的另一种有用的装置中，缩束装置侧或室壁的一个或两个以振动方式被驱动，例如通过伺服机械的、振动的或超声的传动装置来驱动。振动的速率可在宽的范围内变化，其包括例如至少5,000周期/分钟至60,000周期/秒的速率。
在还一种变体中，用于将壁分开并将它们回复到稳态位置的移动工具采用如下简单形式：在加工内的流体压力和作用在室壁的外部上的周围压力之间的差值。更具体地，在稳态操作过程中，在加工室内的压力(在已建立的加工室内例如通过加工室的内部形状，气刀的存在、位置和设计，进入室的流体流的速度等作用的不同力的总和)与作用在室壁外部上的周围压力相平衡。如果由于成纤方法的扰动而使室内的压力增加，则室壁中的一个或两个与另一个壁移动分开，直至扰动结束，由此在加工室内的压力减少至小于稳态压力的水平(因为在室壁之间的间隙厚度或间隔大于在稳态操作时的值)。因此，作用在室壁外部上的周围压力迫使室壁后退，直至室内的压力与周围压力平衡，从而开始稳态操作。失去对装置和工艺参数的控制会使对压差的单独依赖变成不太理想的选择。
总之，除了可瞬时移动和在某些情况下“漂浮”之外，示例性加工室的壁还通常受限于如下工具，该工具使它们以所需方式移动。在这种示例性变体中的壁可被认为是通常(例如物理上或可操作地)连接至引起壁的所需瞬时移动的工具。这种移动工具可以是加工室或相关装置的任意特征、或操作条件、或它们的组合，它们可引起可移动室壁的移动一移动分开，例如为了防止或减轻成纤方法中的扰动，和移动到一起，例如建立或将室回复到稳态操作。
在图1-3所示的实施方案中，缩束室24的间隙厚度33与存在于室内的压力相互联系，或与穿过室的流体流速和流体温度相互联系。夹紧力与在缩束室内的压力相配，并根据缩束室的间隙厚度而变化：对于给定的流体流速，间隙宽度越窄，在缩束室内的压力越高，夹紧力也一定越高。较低的夹紧力允许较宽的间隙宽度。机械止动机构，例如在缩束装置侧16a和16b中的一个或两者上的相邻结构，可用于保证保持最大或最小的间隙厚度。
在一个有用的布置中，气缸43A比气缸43b施加更大的夹紧力，例如通过在气缸43a中使用比在气缸43b中所用的活塞具有更大直径的活塞。这种力的差别使缩束装置侧16b成为当操作中发生扰动时倾向于最容易移动的侧。力的差大约等于并补偿了阻止杆39上的轴承38的移动的摩擦力。限制工具可连接到较大的气缸43a以限制缩束装置侧16a朝向缩束装置侧16b的移动。如图4所示，一种示例性限制工具使用双活塞杆气缸作为气缸43a，其中第二活塞杆46为带螺纹的，通过安装板47延伸，并携带螺母48，该螺母48可被调节以调节气缸的位置。例如通过转动螺母48来调节限制工具，从而将缩束室24定位为与挤出头10校准。
由于所述的瞬时分离和重新闭合缩束装置侧16a和16b，成纤操作的操作参数扩大了。一些条件先前使方法不能实行，例如因为它们将导致长丝断裂，这要求停工进行重新穿进，而现在这些条件对于本优选实施方案的方法和装置变得可接受；在长丝断裂后，进入长丝端的重新穿进通常自动进行。例如，可以使用导致长丝频繁断裂的较高速度。类似地，可使用窄的间隙厚度，其使得气刀更集中，对穿过缩束装置的长丝施加更大的力和更大的速度。或者，长丝可以更熔融的状态被引入缩束室内，从而允许对纤维性质的更大控制，因为堵塞缩束室的危险减少了。缩束装置可移动至更接近或更加远离挤出头，以便当长丝进入缩束室时，可特别控制长丝温度。
尽管所示的缩束装置16的室壁通常为整体结构，但是它们也能采用单个部件的装配形式，各个部件被安装以进行所述的瞬时或漂浮移动。包括一个壁的单个部件通过密封方式彼此结合，以保持在加工室24内的内部压力。在不同的布置中，柔性的材料片如橡胶或塑料形成了加工室24的壁，由此室可以在压力局部增加(例如由于通过单根长丝或一组长丝的断裂引起的堵塞)时发生局部变形。一系列或格式偏置工具可结合分段的或柔性的壁；可使用足够的偏置装置来响应局部变形，并将壁的变形部分偏置回到其未变形位置。或者，一系列或格式振动工具可结合柔性壁并振动壁的局部区域。或者，用上面讨论的方式，可使用在加工室内的流体压力与作用在壁或壁的局部的周围压力之间的差，以例如在加工扰动过程中引起一部分壁的开放，并且例如当扰动结束时将壁回复到未变形或稳态位置。流体压力也可以被控制，以引起柔性或分段壁的振动的持续状态。
对代表性缩束装置16的上述描述显示了，壁60和61是可移动的，以调节它们之间的距离，或选择它们之间的间隔。另外，壁在示例性装置的操作过程中也是可移动的，以改变所收集的网的宽度，而不停止操作。例如，通过气缸43A和/或43b施加到缩束装置半区的增加压力将使壁60和61移动至更靠近在一起。另外，机械止动机构可应用到缩束装置半区，以使得壁60和61在长丝移动至靠近加工室的出口34的长度上会聚或分离。在本发明的其他较不便利的实施方案中，室壁是不可移动的，但相反可固定在达到所需的长丝流宽度的位置(例如，壁可以被装置支撑，一旦选择了所需间隔，该装置就不会轻易移动，所以在设备的操作过程中该间隔既不会有意改变也不会瞬时改变)。
图5和6显示了示例性加工设备，该设备有利于形成加工室的壁的移动，特别是壁的绕轴旋转，以改变壁在靠近设备出口时会聚或分开的角度β。如图5和6所示的设备70包括装配架71a和71b，它们各自可绕轴旋转地支撑在销钉73上的设备或缩束装置半区72a和72b。销钉73可旋转地延伸进入支撑块74a和74b，它们各自分别固定到设备半区72a和72b的主体部分75a和75b。装配架71a和71b分别通过在支撑架86内滑动的杆85各自连接到气缸76a和76b。气缸通过装配架71a和71b施加夹紧压力到设备半区72a和72b上，因而施加压力到在缩束装置半区之间形成的加工室77上。装配架71a和71b连接到安装块78，其在杆79上以低摩擦力滑动。
设备或缩束装置半区的绕轴转动通过图6所最佳演示的调节机构来完成，该图通过图5的线6-6(加入壁段62′和63′)而得。在所示装置中的各个调节机构包括执行器80a或80b，其分别在托架71a或71b和板81a或81b之间连接，所述板对应图2中的板36。一个有用的执行器包括在该执行器内的有螺纹的传动轴82a或82b，通过电动机驱动该驱动器以推进或拉回该轴。轴的移动通过板81a和81b传送以使设备半区绕销钉73转动。
如将要看到的，在图3-6中所示的加工室24和77的优选实施方案中，在室的横向长度末端没有侧壁。这意外着加工室对围绕设备的周围环境是开放的。结果是，其中带走长丝流的空气或气体流在室内存在的压力作用下能扩展到室侧外。另外，空气或其他气体可被吸入室内。类似地，穿过室的纤维在它们接近室出口时可向外扩展至室外。如上所述，这样的扩展可以是需要的，以加宽在收集器上收集的纤维团。
在优选的实施方案中，基本上整个长丝流在加工室内在室的全部长度上移动(如图2的线15a所示)，因为这达到了在收集的网内纤维之间性能的更大均匀性。例如，纤维具有相似的缩束程度和相似的纤维大小。加工设备或缩束装置的宽度(如图2的16所示，以实线划出)可以比挤出头或模具10的有效宽度宽，以容纳长丝在加工室内的移动。在其他实施方案中，纤维流可扩展到较窄宽度加工室的外面(如穿过图2的加工设备16′移动的流15′所示，以虚线画出)。如果扩展足以引起纤维性能的不希望变化，那么所收集的纤维团可被修整，使得仅有如下纤维包括在成品纤维非织造网之内，该纤维在它们移动到收集器的过程中基本上保留在加工室内。然而，因为穿过加工室的移动通常仅仅是挤出长丝从挤出头到收集器的较小一部分(长丝的主要吸收和长丝直径的减少常常在长丝进入加工室之前和在它们离开加工室之后发生)，所以在加工室侧外面的移动可能不会显著影响纤维的性能。
通过控制纤维加工操作的不同参数，包括加工室壁之间的间隔，收集网的宽度可被修整至所需宽度。成品网为功能网(尽管如上讨论的不同的其他步骤如粘合、喷射等可能需要用于最终用途)；也就是说，对于充分起作用进行目的使用的网，纤维的收集量是足够的，其在宽度上的性能通常具有一定程度的均匀性。通常，网的基本重量在成品网的宽度上变化不超过30％，优选不超过10％。然而，网可以被修整以具有特定性能，包括在性能方面的较大变化，和包括将所收集的网切割为不同性能的段的目的。
基于经济原因，成品网通常被修整以具有比挤出长丝的模具显著更宽的宽度。这种宽度增加可受到上述参数的影响，如加工室壁之间的间隔，以及其他参数如被收集网的宽度、缩束装置长度、在缩束装置出口和收集器之间的距离。50毫米增量对于一些网宽是显著的，但最常见地可找到至少100毫米的增量，优选得到200毫米或更多的增量。后者可给加宽工艺提供显著的商业利益。
由扩展网1 5所包围或占据的夹角(图2中的角度γ)取决于所要收集的网的目标宽度以及参数，如缩束装置到收集器的距离。对于缩束装置到收集器的常见距离，流15的夹角γ为至少10°，更常见的为至少15或20°。在本发明的许多实施方案中，成品网(即，所收集的网或其被修剪部分)比挤出头或模具的宽度(是指模具的有效宽度，即通过其可挤出成纤液体的部分)宽至少50％。
从图2的相同观察点看，图7显示了可用于本发明的替换装置89，其具有有利于加工扩展长丝流的扇形缩束装置90。加工室和形成加工室的壁在加工室的长度上扩展或变宽。在加工室内，作用在长丝上的力在流的整个宽度上相当均匀。选择壁的间隔以使长丝流以所需量扩展。
优选地，在前述室16的情况下，加工室89在形成加工室的平行壁的大部分或所有长度上没有侧壁(以便允许气流携带长丝扩展，并因此扩展长丝流)。然而，在图7中，装置89的加工室，以及其他实施方案中的加工室可包括侧壁；通过控制形成加工室的壁之间的间隔仍可得到挤出长丝流或纤维流的扩展或变窄。侧壁可具有以下优点，它们可限制从侧面对空气的吸收，这种吸收可能会影响长丝流动。在这些实施方案中，在室的一个横向末端上的单独侧壁通常不与室半区或侧连接，因为对两个室侧的连接将阻止设备半区移到一起或分开，包括上述讨论的侧的即时分离。相反，侧壁可以连接到一个室侧，并且在调节机构进行调节或响应上面讨论的瞬时移动工具时，当或者如果室侧移动，它会与该室侧一起移动。在其他实施方案中，侧壁被分开，一部分连接到一个室侧，另一部分连接到另一室侧，如果希望将加工纤维流限定在加工室内，侧壁部分优选重叠加工室。
尽管收集的长丝流的扩展通常是优选的，但是比模具窄的网的形成(例如，模具宽度的75％或50％、或更窄)可以是有用的。这种变窄可通过如下方式得到：控制加工室壁之间的间隔；此外，已发现，在长丝移动方向上壁的分离潜在地有助于达到这种变窄。
根据本发明的方法和装置，很多种成纤材料可用于制备纤维。可使用有机聚合物材料、或无机材料如玻璃或陶瓷材料。尽管本发明对于熔融形式的成纤材料是特别有用的，但是其他成纤液体如溶液或悬浮液也可以使用。可使用任何成纤有机聚合物材料，包括通常用于纤维形成的聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、和尿烷。可使用通过纺粘或熔喷技术比较难于形成纤维的一些聚合物或材料，包括非晶体聚合物如环状烯烃(它们具有高熔体粘度，这限制了它们在常规直接挤压技术中的利用)、嵌段共聚物、基于苯乙烯的聚合物、和粘合剂(包括压敏种类和热熔融种类)。这里所列的具体聚合物仅是例子，可以使用许多种其他聚合物材料或成纤材料。有趣的是，使用熔融聚合物的本发明的成纤方法通常可在比常规直接挤压技术低的温度下进行，这提供了许多优点。
纤维也可由材料掺合物形成，其中将材料加入到已掺合某些添加剂如颜料或燃料的掺合物中。可以制备双组分纤维如芯皮或并列的双组分纤维(这里的“双组分”包括具有两种或多于两种的组分的纤维)。另外，不同的成纤材料可通过挤出头的不同孔挤出，以制备包括纤维混合物的网。在本发明的其他实施方案中，在纤维被收集之时或之前，可以将其他材料引入根据本发明制备的纤维流中，以制备掺合网。例如，其他切段纤维可用美国专利4,118,531教导的方式掺合；或者可以用美国专利3,971,373教导的方式将粒状材料引入或捕获在网内；或者用美国专利4,813,948教导的方式将微纤维网掺合到网内。或者，由本发明制备的纤维可被引入到其他纤维流中以制备纤维掺合物。
本发明的成纤方法可被控制，以达到不同的效果和不同形式的网。本发明特别可用作直接网形成方法，其中在一个基本直接操作中，如在纺粘或熔喷法中所完成的操作，成纤聚合物材料被转化为网。本发明通常用于得到至少最小厚度(例如5mm或更多)和蓬松度(loft)(例如10cc/g或更多)的纤维垫；可制备较薄的网，但具有一些厚度的网提供了一些优点，用于例如绝缘、过滤、减震、或吸附。特别有用的是如下网，其中所收集的纤维是自生可粘合的(不借助所加入的粘合剂材料或压花压力就可粘合)。
作为工艺控制的其他例子，本发明的方法可被控制以控制进入加工室的长丝的温度和凝固(即熔融性)(例如，通过将加工室移近或远离挤出头，或者增加或降低骤冷液的体积或温度)。在一些情况下，成纤材料的挤出长丝中至少大部分在进入加工室之前发生凝固。这种凝固改变了空气在加工室内冲击长丝的作用性质和在长丝内的效果，并改变了收集网的性质。在本发明的其他方法中，控制该方法，以便长丝的至少大部分在它们进入加工室之后凝固，由此它们可在室内或在它们离开该室后凝固。有时，控制该方法，使得长丝或纤维的至少大部分在它们被收集后凝固，于是纤维可充分熔化，当被收集时，它们可在纤维相交点粘合。
通过改变方法可得到许多网性能。例如，当成纤材料在到达缩束装置之前已基本上凝固，网将更蓬松，并具有较小的或没有纤维间粘合。相反，当成纤材料在进入缩束装置时仍为熔融的，那么纤维在被收集时仍是柔软的，以达到纤维间粘合。
使用如图1-7所示的加工设备可具有以下优点：长丝可以非常快的速度被加工。可以达到在现有的直接网形成方法中未知的速度，所述方法使用与本发明的加工室起相同作用的加工室，即提供挤出长丝材料的主要缩束。例如，不知道聚丙烯可在使用这样的加工室的方法中以8000米/分钟的表观长丝速度被加工，但是这样的表观长丝速度对于本发明是可行的(使用了术语“表观长丝速度”，因为该速度例如通过聚合物流速、聚合物密度、和平均纤维直径而计算得到)。甚至已达到了更快的表观长丝速度，例如10,000米/分钟、或甚至14,000或18,000米/分钟，可以用许多种聚合物来达到这些速度。另外，可在挤出头的每个孔中加工大体积聚合物，这些大体积可在高速移动挤出长丝的同时被加工。这种组合引起了高生产指数--聚合物生产速率(例如，以克/孔/分钟计)乘以挤出长丝的表观速度(例如，以米/分钟计)。本发明的方法可以9000或更高的生产指数实施，甚至同时生产平均直径为20微米或更小的长丝。
当长丝进入或离开缩束装置时，根据长丝可使用常规用作成纤方法辅助的各种方法，如将整理剂或其他材料喷涂到长丝上，应用静电荷至长丝上，应用水雾等。另外，可将各种材料加入到收集网上，所示材料包括粘合剂、胶粘剂、整理剂、和其他网或薄膜。
尽管典型地没有理由这样去做，但是在常规熔喷操作所用的方式中通过主要气流可将长丝从挤出头吹出。这种主要气流引起了长丝的初始缩束和拉伸。
通过本发明的方法制备的纤维可具有许多直径。可得到微纤维大小(直径为约10微米或更小)，其可提供几种优点；但也可制备较大直径的纤维，它们用于某些领域；通常纤维直径为20微米或更小。圆形横截面的纤维是最经常制备的，但也可以使用其他横截面形状的。根据所选的操作参数，例如在进入缩束装置前熔融状态的凝固程度，所收集的纤维可以是相当连续的或基本不连续的。在纤维内聚合物链的取向可以受到操作参数选择的影响，如进入缩束装置的长丝的凝固程度、通过气刀引入缩束装置的气流的速度和温度，和缩束装置通道的轴向长度、间隙宽度和形状(例如，因为形状可影响文丘里效应)。
在如图1-7所示的加工设备上，已实现了独特的纤维和纤维性能以及独特的纤维网。例如，在一些收集网中，发现纤维被截断，即断裂，或者与自身或其他纤维缠结，或另外通过结合加工室的壁而变形。在截断位置的纤维片段，即纤维断裂点的纤维片段，和其中发生缠结或变形的纤维片段在本文中都称为“截断的纤维片段”，或更通常为简写目的，常常将其简单称为“纤维末端”：这些截断的纤维片段形成纤维未受影响的长度的终点或末端，甚至尽管在有缠结或变形的情况下，纤维经常没有实际的断裂或切断。纤维末端具有纤维形式(与有时在熔喷或其他现有技术中得到的球形相反)，但常常在纤维的中间部分上直径增大；通常它们的直径小于300微米。通常，纤维末端，尤其是断裂末端具有卷曲形状或螺旋形状，这使得末端与其自身或其他纤维缠结。纤维末端可以与并列地与其他纤维粘合，例如通过纤维末端材料与相邻纤维材料的自生聚结发生粘合。
由于图1-7所示的成纤方法的独特性质，所述纤维末端出现，尽管发生单独纤维形成中的断裂和截断，该成纤方法仍可继续。这种纤维末端可以不出现在本发明的所有收集网(例如，如果成纤材料的挤出长丝在它们进入加工室之前已达到高度凝固，纤维末端加工室可以不出现)。单独纤维可能会发生截断，例如可在加工室内被牵引时发生断裂，或者与其自身或另一根纤维缠结，因为该纤维从加工室的壁发生转向或在加工室内有湍流，可能同时该纤维还是熔融的；但尽管有这种截断，成纤方法仍继续。结果是，所收集的网包括大量可探测的纤维末端、或截断的纤维片段，其中在纤维中有不连续。因为截断典型地发生在加工室内或在其之后，其中纤维典型地受到牵引力，当它们断裂、缠结或变形时，纤维处于处于张力下。断裂或缠结通常导致截断或张力释放，使得纤维末端收缩，直径增加。另外，断裂的末端可在加工室的流体流中自由移动，这至少在一些情况下导致末端卷绕为螺旋形并与其他纤维缠结。
对于纤维末端和中间部分的分析研究和比较典型地显示了在末端和中部之间的不同形态。在纤维末端内的聚合物链常常是定向的，但未达到它们在纤维中间部分定向的程度。这种定向的不同可导致结晶度比例和晶体种类、或其他形态结构的不同。这些不同反映在不同的性能上。
通常，当使用准确校准的差示扫描量热计(DSC)来评估本发明制备的纤维中部和末端时，纤维中部和末端将在常规热转化中的一个或多个上彼此相差测试仪器的至少一个分辨率(0.1℃)，这是由于在纤维中部和纤维末端内部操作的机制不同。例如，当在实验上可观测时，热转化可在以下地方有不同：1)中部的玻璃化转变温度Tg比末端的温度稍高，当纤维中部的晶体含量或定向增加时，这种特征在一定高度上会消失；2)当被观测时，在冷结晶过程中测量的纤维中间部分的冷结晶的起始温度Tc和峰面积比纤维末端低；和最后3)纤维中部的熔化峰温度Tm比观测到的末端Tm升高了，或者在性质上变复杂了，显示了多个吸热极小值(即，多个熔融峰代表不同分子部分的不同熔化点，例如，其在晶体结构上不同)，纤维的中间部分的一个分子部分的熔化温度比纤维末端的分子部分高。最经常地，纤维末端和纤维中部在如下参数中的一个或多个上相差至少0.5或1℃：玻璃化转变温度、冷结晶温度、和熔点。
包括具有增大纤维末端的纤维的网具有以下优点：纤维末端可包括更易于软化的材料，该材料适于增加网的粘合；螺旋形可增加网的粘着性。
实施例
使用如图1所示的装置从表1所概括的许多不同聚合物制备纤维网。装置的具体部分和操作条件如下述变化，也总结在表1中。在所有实施例中使用的挤出模具有四英寸(约10厘米)的有效宽度。表1还包括所制备纤维的特性描述，包括所收集的非织造网宽度。
实施例1-22和42-43由聚丙烯制备；实施例1-13由熔体流动指数(MFI)为400的聚丙烯(Exxon 3505G)制得，实施例14由MFI为30的聚丙烯(Fina 3868)制得，实施例15-22由MFI为70的聚丙烯(Fina3860)制得，实施例42-43由MFI为400的聚丙烯(Fina 3960)制得。聚丙烯的密度为0.91g/cc。
实施例23-32和44-46由聚对苯二甲酸乙二酯制得；实施例23-26、29-32和44由特性粘度(IV)为0.61的PET(3M 651000)制得，实施例27由IV为0.36的PET制得，实施例28由IV为0.9的PET(高分子量PET，可用作高韧性纺纱纤维，由Dupont Polymers以商品名Crystar 0400供应)制得，实施例45和46由PETG(商品名为AA45-004，由PaxonPolymer Company，Baton Rouge，LA制造)制得。PET的密度为1.35，PETG的密度为约1.30。
实施例33和41由MFI为130、密度为1.15的尼龙6聚合物(Ultramid PA6 B-3，购自BASF)制得。实施例34由MFI为15.5、密度为1.04的聚苯乙烯(商品名为Crystal PS 3510，由Nova Chemicals供应)制得。实施例35由MFI为37、密度为1.2的聚氨酯(Morton PS-440-200)制得。实施例36由MFI为30、密度为0.95的聚乙烯(Dow 6806)制得。实施例37由包括13％的苯乙烯和87％的乙烯丁烯共聚物的嵌段共聚物(MFI为8、密度为0.9)(Shell Kraton G1657)制得。
实施例38为双组分皮芯纤维，实施例34使用的聚苯乙烯作为芯(89wt％)，实施例37使用的共聚物作为皮(11wt％)。实施例39为双组分并列纤维，由聚乙烯(Exxact 4023，由Exxon Chemicals供应，MFI为30；36wt％)和压敏粘合剂(64wt％)制得。粘合剂包括三元共聚物，其由92wt％的丙烯酸异辛酯、4wt％的苯乙烯和4wt％的丙烯酸组成，特性粘度为0.63，由Bonnot粘合剂挤出机供应。
在实施例40中，各个纤维为单组分，但是使用了由两个不同聚合物成分组成的纤维-在实施例36中使用的聚乙烯和在实施例1-13中使用的聚丙烯。挤出头具有四排孔，每排有42个孔；设置对挤出头的供应以供应两种聚合物中的不同种类到一排中的相邻孔，以实现A-B-A...图案。
在实施例47中，仅由压敏粘合剂制得纤维网，其在实施例39中用作双组分纤维的一个组分；使用了Bonnot粘合剂挤出机。
在实施例42和43中，用于偏置缩束装置的可移动的侧或壁的气缸被螺旋弹簧替代。在实施例42中，在该实施例的操作中弹簧在各侧下垂了9.4毫米。弹簧的弹簧常数为4.38牛顿/毫米，所以由各个弹簧施加的夹紧力为41.1牛顿。在实施例43中，弹簧在各侧下垂了2.95毫米，弹簧常数为4.9牛顿/毫米，所以夹紧力为14.4牛顿。
在实施例44中，挤出头为熔喷模具，其具有0.38毫米直径的孔，各孔中心相距1.02毫米。一排孔为101.6毫米长。在370℃的温度下引入主要熔喷空气，其在每排孔的各侧上穿过203毫米宽的气刀，对于组合的两个气刀，速度为0.45立方米/分钟(CMM)。
在实施例47中，气动旋转球状振动器以约200周期/秒的速度振动，将振动器连接到各个可移动的缩束装置侧或壁；气缸保持在原位，并与挤出头下的缩束装置室对准，当形成的压力迫使侧面分开时，可以用气缸将缩束装置侧返回至初始位置。在该实施例的操作过程中，当振动器开动时，可以将与不开动时相比较少量的压敏粘合剂粘到缩束装置壁上。在实施例7和37中，夹紧力为零，但是在加工室内空气压力和周围气压之间的平衡在室壁之间形成了间隙，并在任何扰动之后将可移动的侧壁返回到它们初始位置。
在各个实施例中，形成为纤维的聚合物被加热到表1所列出的温度(在挤出机12内靠近到泵13的出口测量温度)，此时聚合物熔化，将熔融聚合物以表中所列速率供应给挤出孔。挤出头通常具有四排孔，但在一排中孔的数目、孔的直径、和孔的长度直径比如表中所列变化。在实施例1-2、5-7、14-24、27、29-32、34、和36-40中，各排都具有42个孔，总共有168个孔。在其他实施例中，除了实施例44之外，各排都有21个孔，总共84个孔。
缩束装置参数也如表中所列变化，包括气刀间隙(图3中的尺寸30)；缩束装置主体角度(图3中的α)；空气穿过缩束装置的温度；骤冷空气速率；通过气缸施加至缩束装置的夹紧压力和夹紧力；穿过缩束装置的空气总体积(以实际的立方米/分钟、或ACMM给出；所列出体积的约一半穿过各气刀32)；在缩束装置顶部和底部的间隙(在图3中分别为尺寸33和34)；缩束装置斜槽长度(图3中的尺寸35)；模具出口边缘到缩束装置的距离(图1中的尺寸17)；缩束装置出口到收集器的距离(图1中的尺寸21)。气刀的横向长度(在图4中槽长度25的方向)为约120毫米；其中形成气刀凹槽的缩束装置体28的横向长度为约152毫米。连接到缩束装置体的壁36的横向长度为变化的：在实施例1-5、8-25、27-28、33-35、和37-47中，壁的横向长度为254毫米；在实施例6、26、29-32和36中，它为约406毫米；在实施例7中，它为约127毫米。
记录收集纤维的性能，包括平均纤维直径，其通过由扫描电子显微镜获取的数字图像并使用图像分析程序UTHSCSA IMAGE Tool forWindows，version 1.28，from the University of Texas Health ScienceCenter in San Antonio(版权1995-97)测量。使用放大500至1000倍的图像，这取决于纤维大小。
由方程式V表观＝4M/ρπdf 2，计算收集纤维的表观长丝速度，其中M为每个孔的聚合物流速，单位为克/立方米；
ρ为聚合物密度；
df为测定的平均纤维直径，单位为米。
通过在放大下分离出单根纤维和在纸框架内安装纤维，测定纤维的韧性和断裂伸长率。通过ASTM D3822-90中描述的方法测试纤维的断裂强度。使用八根不同的纤维来确定平均断裂强度和平均断裂伸长率。由纤维的平均断裂强度和平均旦尼尔来计算韧性，所述平均旦尼尔通过纤维直径和聚合物密度计算得到。
通过制备的网来切割样品，包括含有纤维末端的部分，即其中为断裂或增大形式的截断已发生的纤维片段；和含有纤维中部的部分，即纤维的主要未受影响部分，提交样品供差动扫描量热计分析，该仪器为特别调整的DSCTM，使用Model 2920设备，由TA Instruments Inc，New Castle，DE供应，使用4℃/分钟的加热速度，扰动振幅为±0.636℃，周期为60秒。纤维末端和纤维中部的熔点都进行测定；在表1中记录了纤维中部和纤维末端在DSC图上的最大熔点峰。
尽管在一些情况下，没有探测到中部和末端之间关于熔点的差别，但是甚至在那些实施例中常常看见其他差别，如玻璃化转变温度的差别。
纤维中部和末端的样品也提交供X光衍射分析。使用Bruker微衍射仪(由Bruker AXS，Inc.Madison，WI供应)、铜Kα辐射、和记录散射辐射的HI-STAR 2D位置灵敏探测器来收集数据。衍射仪配有300微米准直仪和石墨入射线单色仪。X光发生器由旋转的阳极表面构成，其在50kV和100mA的设置下使用铜目标操作。探测器被置于0度(2θ)中心，使用传递几何结构来收集60分钟的数据。考虑到探测器灵敏度和空间不规则性使用Bruker GADDS数据分析软件来校准样品。所校准的数据进行方位(azimuthally)平均，还原到散射角(2θ)和强度值的x-y对，使用数据分析软件ORIGINTM(由Microcal Software，Inc.Northhampton，MA提供)进行轮廓(profile)拟合，以评估结晶度。
使用高斯(gaussian)峰形状模型来描述各个晶体峰和非晶体峰贡献。对于一些数据组，单个非晶体峰不能充分解释总的非晶体散射强度。在这些情况下，使用附加的一般最大值来充分解释所观测的非晶体散射强度。在6至36度(2θ)散射角范围内，计算的晶体指数作为晶体峰面积与总散射峰面积(晶体加非晶体)的比率。1表示100％结晶度，零值对应于完全非晶体材料。所得值记录在表1中。
对于由聚丙烯制备的网的五个实施例-实施例1、3、13、20和22，X光分析显示在中间和末端之间有差别，因为末端包括β晶体形式，这在5.5埃下测定。
通过将模具孔的横截面面积除以成品纤维的横截面面积得到拉伸面积比，所述成品纤维的横截面面积由平均纤维直径计算得到。生产指数也是这样计算得到的。
表1
  实施例编号   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
  聚合物   PP   PP   PP   PP   PP   PP   PP   PP   PP   PP
  MFI/IV   400   400   400   400   400   400   400   400   400   400
  熔体温度   (℃)   187   188   187   183   188   188   188   188   180   188
  孔数目   168   168   84   84   168   168   168   84   84   84
  聚合物流速   (g/孔/min)   1.00   1.00   1.00   1.04   1.00   1.00   1.00   0.49   4.03   1.00
  孔直径   (mm)   0.343   0.508   0.889   1.588   0.508   0.508   0.508   0.889   0.889   0.889
  孔L/D   9.26   6.25   3.57   1.5   6.25   6.25   6.25   3.57   3.57   3.57
  气刀间隙   (mm)   0.762   0.762   0.762   0.762   0.762   0.762   0.762   0.381   1.778   0.381
  缩束装置主体角度   (度)   30   30   30   30   30   30   30   20   40   20
  缩束装置空气温度   (℃)   25   25   25   25   25   25   25   25   25   25
  骤冷空气速率   (ACMM)   0.44   0.35   0.38   0.38   0.38   0.37   0   0.09   0.59   0.26
  夹紧力   (牛顿)   221   221   59.2   63.1   148   237   0   23.7   63.1   43.4
  缩束装置空气体积   (ACMM)   2.94   2.07   1.78   1.21   2.59   2.15   2.57   1.06   ＞3   1.59
  缩束装置间隙(顶部)   (mm)   4.19   3.28   3.81   4.24   3.61   2.03   3.51   2.03   5.33   1.98
  缩束装置间隙(底部)   (mm)   2.79   1.78   2.90   3.07   3.18   1.35   3.51   2.03   4.60   1.88
  斜槽长度   (mm)   152.4   152.4   152.4   152.4   76.2   228.6   25.4   152.4   152.4   152.4
  模具到缩束装置的距离   (mm)   317.5   317.5   317.5   317.5   317.5   304.8   304.8   304.8   304.8   914.4
  缩束装置到收集器的距离   (mm)   609.6   609.6   609.6   609.6   609.6   609.6   609.6   609.6   609.6   304.8
  平均纤维直径   (μ)   10.56   9.54   15.57   14.9   13.09   10.19   11.19   9.9   22.26   14.31
  表观长丝速度   (m/min)   12600   15400   5770   6530   8200   13500   11200   6940   11400   6830
韧性 (g/旦尼尔) 2.48  4.8  1.41  1.92  2.25  2.58  2.43  2.31  0.967  1.83
伸长至断裂的百分比 (％) 180  180  310  230  220  200  140  330  230  220
拉伸面积比 1050  2800  3260  11400  1510  2490  2060  8060  1600  3860
熔点-中间值 (℃) 165.4  165.0  164.1  164.1  165.2  164.0  164.3  165.2  164.3  165.4
第二峰值 (℃)
熔点-终值 (℃) 163.9  164.0  163.4  163.4  163.2  162.5  164.0  163.3  164.3  163.2
第二峰值 (℃)
结晶度指数-中间值 0.44  0.46   0.42  0.48  0.48   0.52  0.39  0.39  0.50  0.40
生产指数 g·m/孔·min<sup>2</sup> 12700  15500   5770  6760  8240   13600  11300  3380  45800  6830
网宽 (mm) N/M   508   584  292  330   533  102  267  203  241
纤维流夹角(γ) (度) N/M   37   43  18  21   39  15  10  26
表1续
  实施例编号   11   12   13   14   15   16   17   18   19
  聚合物   PP   PP   PP   PP   PP   PP   PP   PP   PP
  MFI/IV   400   400   400   30   70   70   70   70   70
  熔体温度   (℃)   190   196   183   216   201   201   208   207   206
  孔数目   84   84   84   168   168   168   168   168   168
  聚合物流速   (g/孔/min)   1.00   1.00   1.00   0.50   1.00   0.50   0.50   0.50   0.50
  孔直径   (mm)   0.889   0.889   1.588   0.508   0.343   0.343   0.343   0.343   0.343
  孔L/D   3.57   3.57   1.5   3.5   9.26   3.5   3.5   3.5   3.5
气刀间隙 (mm) 0.381  1.778  0.762  1.270  0.762  0.762  0.762  0.762  0.762
缩束装置主体角度 (度) 20  40  30  30  30  30  30  30  30
缩束装置空气温度 (℃) 25  25  121  25  25  25  25  25  25
骤冷空气速率 (ACMM) 0  0.59  0.34  0.19  0.17  0  0.35  0.26  0.09
夹紧力 (牛顿) 27.6  15.8  55.2  25.6  221  27.6  27.6  27.6  27.6
缩束装置空气体积 (ACMM) 0.86  1.19  1.25  1.24  2.84  0.95  0.95  1.19  1.54
缩束装置间隙(顶部) (mm) 2.67  6.30  3.99  5.26  4.06  7.67  5.23  3.78  3.78
缩束装置间隙(底部) (mm) 2.67  6.30  2.84  4.27  2.67  7.67  5.23  3.33  3.33
斜槽长度 (mm) 152.4  76.2  152.4  152.4  152.4  152.4  152.4  152.4  152.4
模具到缩束装置的距离 (mm) 101.6  127  317.5  1181.1  317.5  108  304.8  292.1  292.1
缩束装置到收集器的距离 (mm) 914.4  304.8  609.6  330.2  609.6  990.6  787.4  800.1  800.1
平均纤维直径 (μ) 18.7  21.98  14.66  16.50  16.18  19.20  17.97  14.95  20.04
表观长丝速度 (m/min) 4000  2900  6510  2570  5370  1900  2170  3350  1740
韧性 (g/旦尼尔) 0.52  0.54  1.68  2.99  2.12  2.13  2.08  2.56  0.87
伸长至断裂的百分比 (％) 150  100  110  240  200  500  450  500  370
拉伸面积比 2300  1600  12000  950  450  320  360  560  290
熔点-中间值 (℃) 162.3  163.9  164.5  162.7  164.8  164.4  166.2  163.9  164.1
第二峰值 (℃)  167.3  164.4
熔点-终值 (℃) 163.1  163.4  164.3  163.5  163.8  163.7  164.0  163.9  163.9
第二峰值 (℃)  166.2
结晶度指数-中间值 0.12  0.13  0.46  0.53  0.44  0.33  0.43  0.37  0.49
生产指数 g·m/孔·min<sup>2</sup> 4000  2900  6500  1280  5390  950  1080  1680  870
网宽 (mm) 292  114  381  254  432  127  165  279  406
纤维流夹角(γ) (度) 12  24  26  26  30  1.4  4.6  13  22
表1续
实施例编号 20  21  22  23  24  25  26  27
聚合物 PP  PP  PP  PET  PET  PET  PET  PET
MFI/IV 70  70  70  0.61  0.61  0.61  0.61  0.36
熔体温度 (℃) 221  221  221  278  290  281  290  290
孔数目 168  168  168  168  168  84  84  168
聚合物流速 (g/孔/min) 0.50  0.50  0.50  1.01  1.00  0.99  0.99  1.01
孔直径 (mm) 0.343  0.343  0.343  0.343  0.508  0.889  1.588  0.508
孔L/D 3.5  3.5  3.5  3.5  3.5  3.57  3.5  3.5
气刀间隙 (mm) 0.762  0.762  0.762  1.778  1.270  0.762  0.381  1.270
缩束装置主体角度 (度) 30  30  30  20  30  30  40  30
缩束装置空气温度 (℃) 25  25  25  25  25  25  25  25
骤冷空气速率 (ACMM) 0.09  0.30  0.42  0.48  0.35  0.35  0.17  0.22
夹紧力 (牛顿) 27.6  150  17.0  3.9  82.8  63.1  3.9  86.8
缩束装置空气体积 (ACMM) 1.61  ＞3  1.61  2.11  2.02  2.59  0.64  2.40
缩束装置间隙(顶部) (mm) 3.78  3.78  3.78  4.83  5.08  5.16  2.21  5.03
缩束装置间隙(底部) (mm) 3.33  3.35  3.35  4.83  3.66  4.01  3.00  3.86
斜槽长度 (mm) 152.4  152.4  152.4  76.2  152.4  152.4  228.6  152.4
模具到缩束装置的距离 (mm) 508  508  685.8  317.5  533.4  317.5  317.5  127
缩束装置到收集器的距离 (mm) 584.2  584.2  431.8  609.6  762  609.6  609.6  742.95
平均纤维直径 (μ) 16.58  15.73  21.77  11.86  10.59  11.92  13.26  10.05
表观长丝速度 (m/min) 2550  2830  1490  6770  8410  6580  5320  9420
韧性 (g/旦尼尔) 1.9  1.4  1.2  3.5  5.9  3.6  3.0  3.5
伸长至断裂的百分比 (％) 210  220  250  40  30  40  50  20
拉伸面积比 430  480  250  840  2300  5600  1400  2600
熔点-中间值 (℃) 165.9  163.9  165.7  260.9  259.9  265.1  261.0  256.5
第二峰值 (℃)  167.2  258.5  267.2  ---  258.1  268.3
熔点-终值 (℃) 164.1  164.0  163.7  257.1  257.2  255.7  257.4  257.5
第二峰值 (℃)  253.9  254.3  268.7  253.9  ---
结晶度指数-中间值  0.5  0.39  0.40  0.10  0.20  0.27  0.25  0.12
生产指数 g·m/孔·min<sup>2</sup>  1270  1410  738  6820  8400  6520  5270  9500
网宽 (mm)  203  406  279  N/M  254  N/M  216  457
纤维流夹角(γ) (度)  10  29  23  N/M  11  N/M  11  27
表1续
    实施例编号 28  29  30  31  32  33  34  35
聚合物 PET  PET  PET  PET  PET 尼龙  PS  尿烷
MFI/IV 0.85  0.61  0.61  0.61  0.61  130  15.5  37
熔体温度 (℃) 290  282  281  281  281  272  268  217
孔数目 84  168  168  168  168  84  168  84
聚合物流速 (g/孔/min) 0.98  1.01  1.01  1.01  1.01  1.00  1.00  1.98
孔直径 (mm) 1.588  0.508  0.508  0.508  0.508  0.889  0.343  0.889
孔L/D 3.57  6.25  6.25  6.25  6.25  6.25  9.26  6.25
气刀间隙 (mm) 0.762  0.762  0.762  0.762  0.762  0.762  0.762  0.762
缩束装置主体角度 (度) 30  30  30  30  30  30  30  30
缩束装置空气温度 (℃) 25  25  25  25  25  25  25  25
骤冷空气速率 (ACMM) 0.19  0  0.48  0.48  0.35  0.08  0.21  0
夹紧力 (牛顿) 39.4  82.8  86.8  82.8  82.8  39.4  71.0  86.8
缩束装置空气体积 (ACMM) 1.16  2.16  2.16  2.15  2.15  2.12  2.19  ＞3
缩束装置间隙(顶部) (mm) 3.86  3.68  3.68  3.58  3.25  4.29  4.39  4.98
缩束装置间隙(底部) (mm) 3.10  3.10  3.10  3.10  2.64  3.84  3.10  4.55
斜槽长度 (mm) 76.2  228.6  228.6  228.6  228.6  76.2  152.4  76.2
模具到缩束装置的距离 (mm) 317.5  88.9  317.5  457.2  685.8  317.5  317.5  317.5
缩束装置到收集器的距离 (mm) 609.6  609.6  609.6  482.6  279.4  831.85  609.6  609.6
平均纤维直径 (μ) 12.64  10.15  10.59  11.93  10.7  12.94  14.35  14.77
表观长丝速度 (m/min) 5800  9230  8480  6690  8310  6610  5940  9640
韧性 (g/旦尼尔) 3.6  3.1  4.7  4.1  5.6  3.8  1.4  3.3
伸长至断裂的百分比 (％) 30  20  30  40  40  140  40  140
拉伸面积比 16000  2500  2300  1800  2300  4700  570  3600
熔点-中间值 (℃) 268.3  265.6  265.3  262.4  261.4  221.2  23.7？
第二峰值 (℃) 257.3  257.9  269.5  *  218.2  ？
    熔点-终值     (℃)     254.1     257.2     257.2     257.4     257.4     219.8     ？
    第二峰值     (℃)     268.9     268.4     *     *     *     ----     ----     ----
    结晶度指数-中间值     0.22     0.09     0.32     0.35     0.35     0.07     0     0
    生产指数     g·m/孔·min<sup>2</sup>     5690     9320     8560     6740     8380     6610     5940     19100
    网宽     (mm)     305     559     559     711     457     279     318     279
    纤维流夹角(γ)     (度)     19     41     41     65     65     12     20     17
表1续
实施例编号 36  37  38  39  40  41  42
聚合物 PE  B1.Copol.  PS/copol.  PE/PSA  PE/PP 尼龙  PP
MFI/IV 30  8  15.5/8  30/.63  30/400  130  400
熔体温度 (℃) 200  275  269  205  205  271  206
孔数目 168  168  168  168  168  84  84
聚合物流速 (g/孔/min) 0.99  0.64  1.14  0.83  0.64  0.99  2.00
孔直径 (mm) 0.508  0.508  0.508  0.508  0.508  0.889  0.889
孔L/D 6.25  6.25  6.25  6.25  6.25  6.25  6.25
气刀间隙 (mm) 0.762  0.762  0.762  0.762  0.762  0.762  0.762
缩束装置主体角度 (度) 30  30  30  30  30  30  30
缩束装置空气温度 (℃) 25  25  25  25  25  25  25
骤冷空气速率 (ACMM) 0.16  0.34  0.25  0.34  0.34  0.08  0.33
夹紧力 (牛顿) 205  0.0  27.6  23.7  213  150  41.1
缩束装置空气体积 (ACMM) 2.62  0.41  0.92  0.54  2.39  ＞3  ＞3
缩束装置间隙(顶部) (mm) 3.20  7.62  3.94  4.78  3.58  4.19  3.25
缩束装置间隙(底部) (mm) 2.49  7.19  3.56  4.78  3.05  3.76  2.95
斜槽长度 (mm) 228.6  76.2  76.2  76.2  76.2  76.2  76.2
模具到缩束装置的距离 (mm) 317.5  666.75  317.5  330.2  292.1  539.75  317.5
缩束装置到收集器的距离 (mm) 609.6  330.2  800.1  533.4  546.1  590.55  609.6
平均纤维直径 (μ) 8.17  34.37  19.35  32.34  8.97  12.8  16.57
表观长丝速度 (m/min) 19800  771  4700  1170  11000  6700  10200
韧性 (lb/旦尼尔) 1.2  1.2  1.1  3.5  0.8
伸长至断裂的百分比 (％) 60  30  100  50  170
拉伸面积比 3900  220  690  250  3200  4800  2900
熔点-中间值 (℃) 118.7  165.1
第二峰值 (℃) 123.6
熔点-终值 (℃) 122.1  164.5
第二峰值 (℃)
结晶度指数-中间值 0.72  0  0  0.36  0.08  0.43
生产指数 g·m/孔·min<sup>2</sup> 19535  497  5340  972  7040  6640  20400
网宽 (mm) N/M  89  406  N/M  N/M  279  305
纤维流夹角(γ) (度) N/M  22  11  11  17  19
表1续
Figure C0381160200341
韧性 (g/旦尼尔) 3.6  2.1  1.64  3.19  ----
伸长至断裂的百分比 (％) 130  40  60  80  ----
拉伸面积比 4388  1909  6716  5216  1699
熔点-中间值 (℃) 164.8  257.4
第二峰值 (℃)  254.4
熔点-终值 (℃) 164.0  257.4
第二峰值 (℃)  254.3
结晶度指数-中间值 0.46  ＜0.05  0  0
生产指数 g·m/孔·min<sup>2</sup> 31100  8440  5700  4420  330
网宽 (mm) 191  381  203  254  N/M
纤维流夹角(γ) (度) 8  19  10  17  N/M

Claims (17)

1.一种用于制备非织造纤维网的方法，包括：a)从具有已知宽度和厚度的模具中挤出长丝流；b)引导该挤出长丝流穿过可提供挤出长丝的主要缩束且由两个狭窄地分开的壁形成的加工室，所述壁彼此平行、与所述模具宽度平行、且与挤出长丝流的纵轴平行；c)在收集器上截取穿过加工室的长丝流，在那里收集长丝作为非织造纤维网；和d)选择加工室壁之间的间隔，使得挤出长丝流扩展和被收集作为功能网，其比所述模具宽度宽至少50毫米。
2.如权利要求1所述的方法，其中由两个平行壁形成的加工室在其纵向侧对于周围环境是开放的。
3.如权利要求1所述的方法，其中平行壁在长丝移动方向上向着彼此会聚。
4.如权利要求2所述的方法，其中平行壁在长丝移动方向上向着彼此会聚。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在横向于长丝移动方向的方向上，壁的宽度在长丝移动的下游点处比上游点处大。
6.如权利要求5所述的方法，其中加工室在其纵向侧长度的至少一部分上对于周围环境是密闭的。
7.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中收集的功能网比所述模具宽度宽至少100毫米。
8.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中收集的功能网比所述模具宽度宽至少200毫米。
9.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在长丝到达收集器之前，该长丝扩展的宽度比所述模具宽度宽至少50％。
10.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在长丝到达收集器之前，该长丝扩展的宽度为所述模具宽度宽的至少两倍。
11.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中长丝流形成厚度为至少5mm和蓬松度为至少10cc/g的蓬松非织造网。
12.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中进入加工室的挤出长丝的固态被控制，使得当长丝在收集器上被收集时，它们为自生可粘合的。
13.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中形成加工室的壁中的至少一个可瞬时移向和远离另一个壁，并受移动工具的支配，以在长丝移动过程中提供瞬时移动。
14.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中加工室包括气刀，其在长丝移动穿过加工室的方向上给长丝施加拉力。
15.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中挤出长丝以至少8000米/分钟的表观长丝速度移动通过加工室。
16.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中挤出长丝以至少10,000米/分钟的表观长丝速度移动通过加工室。
17.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中挤出长丝以足以提供至少9000的生产指数的表观长丝速度移动通过加工室。
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