CN101368317A - 非织造纤维网的生产系统及该非织造纤维网的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在封闭系统中生产包括多种聚合物组分的纤维聚合物和织物的方法和设备，封闭的纤维纺丝系统包括纺丝轴组件，该纺丝轴组件包括多个将聚合物成分的流体流独立传送到纺丝组件的聚合物分配歧管，所述分配歧管单独将这些流体流保持在不同温度下。纺丝轴组件与封闭的纺丝系统相结合，促进含有多种类型聚合物成分的纤维和织物的生产，使其具有所需的细度和均匀度。

Description

非织造纤维网的生产系统及该非织造纤维网的生产方法

技术领域

本发明涉及在封闭的纤维纺丝系统中生产纤维和织物的方法和设备，其中纤维和织物包含大量不同的聚合物成分。

背景技术

在现有技术中已知有大量封闭的纤维纺丝系统，用于生产具有特定优良性能的纺粘织物。例如，US No.5460500，5503784，5571537，5766646，5800840，5814349以及5820888所公开的生产纺粘纤维网的密闭系统。这些专利公开的内容在此作为一个整体作为参考。在一个典型的封闭系统中，长丝在普通的封闭室或封闭环境中被纺丝、骤冷和牵伸，这样用来冷却从纺丝头挤出的纤维的空气或气体流，也用来牵伸和细化骤冷阶段下游的纤维。

和开放的纺丝系统(即挤出的长丝不在普通室或普通环境中被纺丝、骤冷和牵伸的系统，所述长丝在纤维形成的某些或全部步骤中，典型地为暴露在周围环境中)正好相反，封闭系统能消除纤维成形过程中任何不能控制或潜在的有害气流的干扰。实际上，典型的封闭纺丝系统在纤维成形过程中限制挤出的长丝只暴露在选定温度的空气或气流中，这样，很难从普通的开放式纤维纺丝系统中生产具有所需细度的精细和均匀纤维。

在纤维纺丝系统中一个很重要的部分是聚合物传输系统，通常是指纺丝轴，以选择的计量或流速向纺丝系统提供熔融聚合物流，用以从纺丝头挤出长丝。通常使用的一种纺丝轴并且在封闭系统中有纺丝优势的是指“衣架式”纺丝轴。这种类型纺丝轴通常具有两部分，由金属或其他合适的材料制成，以不透液的紧密关系在端面或配合表面接合在一起，每个配合表面具有蚀刻沟槽且与另一部分配合表面的蚀刻沟槽镜像对应。在每个配合表面蚀刻沟槽形成一轮廓，即类似于三角“衣架式”构型。

传统“衣架式”纺丝轴的分解图如图1所示。纺丝轴2包括两个各占一半的大致矩形的部分3，在每个部分内配置许多电加热器12，在纺丝轴内加热朝向纺丝头的聚合物流体。在工作过程中，一种熔融聚合物流被引导进入(如通过泵)纺丝轴2的“衣架式”槽构型的进口4，并通过“衣架式”构型的三角形槽6的上部，该三角形槽设置在下部并与进口4有流体流通。由进口部分和三角部分界定的“衣架式”槽是通过设置在两个纺丝轴部分3的配合表面相应的槽形成的。在进口槽6上面，熔融聚合物流分流进入三角槽的两个分叉槽部分7，那里分流的流体继续传输，然后会聚进入水平槽部分8，该水平槽部分在分叉槽部分下端之间“衣架式”槽的下端。该水平槽部分还沿纺丝轴2的下部纵向延伸。固定在纺丝轴下端的是筛网过滤器和板9以及沿其纵向设置多个孔的纺丝头10。筛网过滤器、板和纺丝头10也沿纺丝轴2的底部纵向延伸，并且对准布置而与水平槽8流体流通。这样，传送进“衣架式”槽的水平槽部8的熔融聚合物流向前流过筛网过滤器、支承板9到达纺丝头10，在那里聚合物流由纺丝孔挤出形成多根聚合物长丝。“衣架式”槽的结构特别有优势，因为它的设计简单，能在槽内建立均匀压力差，使得聚合物流均匀地传输进“衣架式”槽的水平槽部分，并从纺丝孔中均匀挤出熔融聚合物。

当封闭纤维纺丝系统与“衣架式”纺丝轴结合时有利于生产特定的聚合物纤维，该纤维具有所需的均匀度和细度，但是在使用两种或多种不同的聚合物成分生产更复杂的纤维和纺粘纤维网时，“衣架式”纺丝轴会遇到许多问题。特别是，当生产包括多种聚合物成分的多组分纤维或织物时，很难在“衣架式”封闭系统中处理两种或多种具有不同熔融温度的聚合物成分。例如，包含两种熔点显著不同的聚合物组分的双组分纤维很难使用带有“衣架式”纺丝轴(如所使用带有并排方式设置的“衣架式”槽的双“衣架式”纺丝轴)的封闭纺丝系统来生产，因为在纺丝轴部分，由于设置的电加热器的原因，“衣架式”纺丝轴趋于处在基本相同的温度下。当使用的聚合物成分必须保持在或接近它们熔点时，为了避免聚合物胶凝或交联，所遇到的困难会进一步恶化。此外，当“衣架式”系统将均匀的熔融聚合物流传送到纺丝头时，难以修改熔融聚合物流通过“衣架式”纺丝轴进入纺丝头组件的计量，而这是生产更为复杂类型的纤维如具有不同形状和/或聚合物组分横截面的多组分纤维的一个重要特点。这样，在封闭纤维纺丝系统中生产更多不同的纤维和织物时，“衣架式”纺丝轴的多样性会受到限制。

因此，需要在封闭纺丝系统中生产更多种类包含两种或多种聚合物成分的纤维和织物，所具有的纺丝轴必须能在封闭系统中传送用于纤维生产的两种或多种不同聚合物成分的熔融聚合物流。

发明内容

鉴于上述内容，以及其他明显的原因，在全面介绍本发明时，本发明的一个目的是提供一种封闭的纤维纺丝系统，能生产包括不同聚合物成分的多种单组分或多组分纤维和织物，并具有所需的细度和均匀度。

本发明的另一个目的是提供用于封闭系统的纺丝轴组件，其能将熔融聚合物流传送到封闭系统的纺丝头，其中，所述熔融聚合物流包括至少两种具有不同熔融温度的不同聚合物成分。

本发明的再一个目的是在传输熔融聚合物流至纺丝头的过程中，在纺丝轴组件内均匀保持两种不同的聚合物成分处于它们实质不同的熔融温度下。

本发明的还一个目的是提供多个计量泵来单独控制不同熔融聚合物流从纺丝头挤出的流速。

前述目的是以独立的方式或结合的方式实现的，意图不是将本发明配置成需要结合两个或多个目的，除非权利要求书中有描述。

根据本发明，前述在封闭系统中形成具有多种聚合物成分的纤维和织物的困难通过使用包括纺丝轴组件的封闭纤维纺丝系统来克服，该纺丝轴组件能向纺丝头提供多种熔融聚合物流，其中，至少两种包括多种聚合物成分的聚合物流形成包括多种聚合物成分的多组分纤维或织物，所述多组分纤维或织物具有合适的均匀性和细度。该纺丝轴包括：多个计量泵，用以独立控制一个或多个聚合物流的流速；至少两个热量控制单元，其能将不同聚合物成分独立和均匀地加热至适宜的熔融温度，并保持不同聚合物成分之间的热分离。

上述以及其他目的、本发明的特点和优点结合下述具体描述和限定以及特定实施例的附图会变得很清楚，其中在不同附图中使用相同的附图标记，这些说明内容对本发明进行了详细解释，可以理解在本说明书的基础上，对本领域技术人员而言不同的变化是显而易见的。

附图说明

图1是传统“衣架式”纺丝轴的分解透视图，该纺丝轴用于将熔融聚合物输送到封闭系统的纺丝头组件。

图2是本发明封闭纤维纺丝系统一个实施例的部分立面侧视图。

图3是纺丝轴组件的一个实施例的部分透视图，该纺丝轴组件用于图1所示封闭系统。

图4-8是不同纤维组的具体实施例的横向截面图，这些纤维由本发明的封闭系统生产。

具体实施方式

下面参照附图2和3来介绍本发明的封闭纤维纺丝系统。此处使用的术语“封闭系统”和“封闭纤维纺丝系统”涉及包括挤出阶段、骤冷阶段和牵伸阶段的纤维纺丝系统，其中骤冷阶段冷却纤维所使用的空气或其他气流也用于在牵伸阶段牵伸和细化纤维，在普通封闭环境(例如，单个室或多个彼此连通的室)下实施挤出、骤冷和牵伸阶段。此处使用的术语“纤维”包括两种纤维，即，有限长度的纤维，如常规的短纤维，以及实质上连续的结构，比如长丝，除非另有说明。术语“双组分纤维”和“多组分纤维”是指至少具有两个部分或区段的纤维，其中至少一个部分包括一种聚合物组分，并且剩余部分包括另一种不同的聚合物组分。术语“单组分纤维”是指由一种聚合物成分组成的纤维。术语“混合聚合物纤维”是指由两种或多种不同的聚合物组分混合在一起组成的纤维，在所形成的纤维中，形成了聚合物成分实质均匀的合成物。

从本发明的封闭系统中挤出的纤维实质上能够具有各种形状的横截面，包括但不局限于：圆形、椭圆形、丝带形、犬骨形以及多叶形横截面。所述纤维能够包含任一种熔纺树脂或其合成物，包括但不局限于：均聚物、共聚物、三元共聚物，其中混合有：聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚乳酸、尼龙、聚对苯二甲酸丙二酯，以及弹性聚合物如热塑性分级聚氨酯(grade polyurethane)。合适的聚烯烃包括但不局限于如下聚合物，如聚乙烯(如聚对苯二甲酸乙二酯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯)、聚丙烯(等规聚丙烯、间规聚丙烯、等规聚丙烯与无规聚丙烯的混合物)、聚-1-丁烯、聚-1-戊烯、聚-1-己烯、聚-1-辛烯、聚丁二烯、聚1，7，-辛二烯、聚1，4，-己二烯，以及类似物和共聚物、三元共聚物和它们的混合物。此外，所生产的纤维中具有任意选择比例的聚合物成分。

参见图2，所示的封闭系统100包括：纺丝轴组件102，其用于将熔融聚合物流传输到的纺丝组件104；封闭室106，其用于形成挤出长丝108并将其传输到成网带116，这样形成非织造纤维网118。应当指出图2中设计的封闭室仅为了实施例的需要，本发明不局限于这种设计。例如，任意数量的封闭室设计都适用于本发明的实际生产，包括但不局限于US No.5460500、5503784、5571537、5766646、5800840、5814349和5820888所公开的封闭室。纺丝轴组件、纺丝组件、封闭室和带是由金属和其他任何合适的材料制成，用以接收和处理熔融聚合物流体流。

纺丝轴组件102提供大量独立计量的熔融聚合物流进入纺丝组件104，用来在封闭系统100内喷丝和形成纤维。在纺丝轴组件中提供三个分离且独立的加热系统，如下所述，用以分别加热进入纺丝轴组件和纺丝轴的两股独立的聚合物流体流。参见图3，纺丝轴组件102包括大致呈矩形的空机架103，其封装一对大体呈圆柱形的中空分配歧管122、130以及大致矩形的纺丝轴140。每个分配歧管122、130沿机架的后壁150轴向延伸，其中歧管130被稍微向上悬置而基本平行于总管122对准。进口管123从歧管122的中间位置横向延伸穿过机架103的后壁150，并连接聚合物供给源(未图示)。类似地，另一进口管131从歧管130的中间位置横向延伸穿过机架103的上后壁151而连接到另一聚合物供给源(未图示)。如下所述，每个进口管的一部分也在每个歧管内延伸，以连接设置在歧管内的聚合物分配管。歧管122的一端是密封的，在另一端连接热介质的供给管道124，管道124延伸穿过机架103的侧壁152，并连接热介质供给源(未图示)。歧管130对应于歧管122密封端的那一端也是密封的，并且在另一端连接另一个热介质供给管道132，该管道132延伸穿过机架103的侧壁152，在那里供给管道132也连接热介质供给源(未图示)。所述歧管相对于彼此稍微交错布置，歧管122与管道124相连的那一端比与歧管130相对应的那一端更靠近机架的侧壁152。

在每个分配歧管122、130内设置且沿纵向延伸的是聚合物分配管，所述聚合物分配管连接伸进歧管内部的相应进口管123、131。每个歧管122、130基本上包围并罩住设置在其中的分配管，允许流体性的热传输介质(如道生热载体‘Dowtherm’)通过各自的供给管道124、132输送进歧管，以便围绕分配管内的聚合物流体并输送热量。所述歧管和与其相连的管道能在纺丝轴组件102内方便地独立和分离加热两种不同的聚合物组分至不同的温度。此外，歧管设计为通过在基本均匀的温度下使用热介质围绕每个分配管，均匀加热在每个歧管内的任一聚合物分配管内部流动的聚合物流体。这种加热方式的特点比起“衣架式”纺丝轴的电加热设计具有显著的进步，因为“衣架式”纺丝轴的电加热器在纺丝轴区域内会产生不需要的热梯度。

每个分配歧管122、130还包括一组六个的聚合物传输管126、134，所述聚合物传输管126、134横向延伸并且从歧管朝着机架103的前壁153的方向位于在纵向上间隔大体相等的位置处，在那里传输管126(从歧管122延伸)基本平行于传输管134(从歧管130延伸)。每个传输管126、134也延伸进入其各自的歧管122、130，并且在适当的位置连接设置在其中的相应分配管。由于纺丝轴组件的机架内歧管122与歧管130之间的竖向偏移，传输管134在从歧管130出来后朝着歧管122直接竖向向下，以便在传输管126朝机架的前壁153延伸的情况下与传输管126基本垂直布置。本领域技术人员应认识到：每个歧管内部的每个分配管和与分配管相连的传输管能被独立设计，以保证聚合物流体通过分配管并在歧管内加热时有合适的滞留时间。此外，优选从特定分配管延伸的每个传输管的长度是相等的，以保证流体通过这些传输管的滞留时间是基本相同的。

纺丝轴140设置在机架103内纵向靠近前壁153。纺丝轴容纳有一组六个大致是矩形的泵座142，所述泵座沿纺丝轴纵向分布而对应于从歧管122、130朝着泵座延伸的单个传输管126、134。每个泵座142都包括有第一计量泵128和第二计量泵136，第一计量泵128连接朝该泵座延伸的相应的聚合物传输管126，第二计量泵136连接朝该泵座延伸的相应的聚合物传输管134。传输管126、134延伸穿过纺丝轴140的后壁，连接它们相对应的计量泵128、136。供热管144从纺丝轴后壁的下部延伸，并穿过机架的侧壁152而连接流体传热介质的供给源(未图示)。纺丝轴被经由供热管144提供的传热流体介质加热，该介质在纺丝组件工作过程中依次加热泵座142和泵128、136并保持在合适的温度。此外，泵座由低导热性的材料构成，以控制或限制泵座、泵和通过泵的聚合物流体之间的传热量。例如，在使用两种具有不同熔融温度的聚合物成分生产纤维的过程中，泵座被加热到较高的那个熔融温度。但是，由于限制泵座的传热能力，具有低熔融温度的聚合物成分永远到不了所述较高的温度。

每个计量泵128、136还包括一进口和多个出口，所述进口用来接收来自相应的聚合物传输管126、134的聚合物流体，所述多个出口用来将聚合物流体以选择的流速喂入纺丝组件104的进口槽。在一个优选的实施例中，每个计量泵包括四个出口，这样纺丝轴组件能提供两组24束聚合物流体，每组的温度和流速都是独立控制的。这种实施例能够例如沿约12英尺长的纺丝轴从每组大约每六英寸提供计量的聚合物流。但是，应当指出计量泵可以包括任何合适数量的出口，这取决于传输到纺丝组件所需的聚合物流的数量。

纺丝组件104包括：大量用来接收来自纺丝轴组件的聚合物流的进口槽；聚合物过滤系统；分配系统；纺丝头，该纺丝头有一列纺丝孔用来挤出聚合物长丝。例如，纺丝孔布置成基本呈水平的矩形列，在纺丝头长度上通常布置每米1000-5000个纺丝孔。此处所使用的术语“纺丝头”是指纺丝组件下部的主要部分，其用于传输熔融聚合物到达纺丝孔并通过纺丝孔挤入封闭室106。纺丝头是通过在板件或其他任何能流出所述纤维流的结构上钻孔或蚀刻孔而成的。纺丝组件主要调整来自纺丝轴的熔融聚合物流以形成所需类型的纤维(如多组分纤维、具有特定横截面形状的纤维，等等)，以及能从系统中连续挤出所需数量的纤维。例如在通过纺丝孔挤出之前，纺丝组件所包含的槽能将从纺丝轴喂入的两个或多个不同的聚合物流合并。此外，纺丝孔可以是多种不同的形状(如圆形、方形、椭圆形、锁眼形，等)，这样导致最终纤维具有多种类型的横截面形状。授予Hill的US No.5162074中公开了用于系统100的一种示例性纺丝组件，在此结合该文献公开的内容全部作为参考。但是，应当指出用来纺制纤维的任何传统的或其他纺丝组件也可以用于系统100。

封闭室106包括直接设置在纺丝组件104下面的骤冷站110和直接设置在骤冷站下面的牵伸站112。在骤冷站110的附近还有一对导管114连接在封闭室106的相对表面上。每个导管114在彼此的相反方向上引导一股空气(通常如图2的箭头所示)朝向挤出的长丝108，长丝108从纺丝组件104出来并通过骤冷站110。这样挤出的长丝在骤冷站由来自导管114的会聚气流冷却。优选在与长丝108大致垂直的方向或朝着牵伸站112稍倾斜的方向引导气流，所述牵伸站112布置在骤冷站的下面。但是，应当指出可以引导任何数量的气流(如单股气流)在任何合适的方向朝向在骤冷站挤出的长丝。还应注意：除了使用空气之外，其他任何适合的气体均可用于在骤冷站来冷却长丝。此外，依照所使用的聚合物成分的类型和所形成的纤维类型，也可以采用一种或多种受控制的蒸气或其他处理气流，从而在骤冷站110或其他任何合适的位置对封闭室106内的挤出长丝进行化学处理。

优选封闭室106在牵伸站112具有文杜里构形(venturi profile)，封闭室壁在牵伸站渐缩形成锥形或变窄的封闭室部分，促使通过那里的合并气流具有增加的流速。在牵伸站增加流速的气流提供合适的牵伸力来牵伸和细化长丝。牵伸站112延伸至封闭室106的出口，该出口与成网带116分离开合适的沉积距离。

成网带116优选为能使空气通过的连续筛网带，如改良型长网(Fourdrinier)线带。从封闭室106出来的纤维铺放在成网带上形成非织造网。成网带通过例如辊子或其他合适的驱动装置来驱动，将纤维网传输到一个或多个其他处理位置。在成网带116下面与封闭室106的出口成一直线设置循环室120。该循环室包括吹风机(未图示)，该吹风机能在封闭室106产生负压力或吸力，来引导合并气流从骤冷站110通过牵伸站112进入循环室(通常如图2中的箭头所示)。被引入到循环室120的空气流循环并传输回导管114，以便再传输回骤冷站110。优选地，循环气流也被引导通过一热交换器和/或与新鲜空气合并，以便在循环进入骤冷站110之前保持骤冷气体的合适的温度。在一个可选实施例中，封闭系统可以不采用循环气流。当然，吹风机可以连续引进新鲜空气进入并通过封闭室106，封闭系统的气流消散后从牵伸站引出而非循环再利用。

下面将对使用示例性双组分纤维纺丝工艺的封闭系统100的操作进行描述，其中聚合物组分A和B被喂入纺丝轴组件以形成双组分纤维。但是，应当指出，系统100能生产很多种纤维，包括单组分和多组分纤维。聚合物A的熔融流通过进口管123传输到纺丝轴组件102，在那里进入设置在分配歧管122内的聚合物分配管。同时，聚合物B的熔融流通过进口管131传输到纺丝轴组件，在那里进入设置在分配歧管130内的聚合物分配管。由导管124、132提供的流体传热介质进入两个歧管内部以环绕设置在其中的分配管而对每种聚合物A和B进行均匀、独立的加热，和/或将它们保持在合适的温度。

聚合物A的流体流过歧管122内的分配管，并进入聚合物传输管126，该传输管126将聚合物A运送到一组六个的计量泵128，所述计量泵128设置在纺丝轴140内的泵座142上。与之相似，聚合物B的流体流过歧管130内的分配管，并进入聚合物传输管134，该传输管134将聚合物B运送到一组六个的计量泵136，所述计量泵136设置在纺丝轴内的泵座上。计量泵128用合适的流速传送聚合物A的多股流体(如24股)至布置在纺丝组件104上的相应的对准进口槽，同时计量泵136用合适的流速(与聚合物A的流体流速是相独立的)传送聚合物B的多股流体至布置在纺丝组件上的相应的对准进口槽。

独立计量的成组聚合物A和B流体被引导通过纺丝组件104中的槽和纺丝头，形成含有这两种聚合物的双组分聚合物纤维。所形成的这种双组分纤维的类型(如并列结构、皮芯结构、“海岛结构”等)由纺丝组件的设计而定，其中分开的聚合物A和B流体以合适的方式合并从纺丝头喷出。此外，挤出长丝的合适的横截面形状也由例如具有一种或多种选择形状的纺丝孔决定。

由聚合物A和B构成的长丝108通过纺丝头挤出并进入封闭室106的骤冷站110，在骤冷站110中，长丝暴露于从导管114向长丝引导的骤冷气流。循环室120中的吹风机对封闭室内部产生吸力，引导气流通过骤冷站110而进入牵伸站112，在牵伸站112中，由于一部分牵伸站内具有收缩构型而增大了气流速度。挤出的长丝也随气流从骤冷站向下引导至牵伸站，在牵伸站中，长丝受到牵伸和细化。受牵伸纤维连续通过封闭室106排出并在带116上形成非织造纤维网118。该纤维网由带116运送进行进一步的加工。穿过封闭室106并从其中流出的气流进入循环室120，在那里气流最终被引导回导管114并朝向骤冷站110引导。

本发明封闭系统的纺丝轴内多种计量的聚合物熔融流的温度分离和独立输送的组合特点促使可以生产以前不能实现的更多种类的纤维和织物，甚至是在传统封闭系统中不能考虑的纤维和织物。例如，在纺丝轴内为不同聚合物流提供独立且基本均匀的温度控制，这在纤维成形过程中大大增加了单个纤维中不同聚合物合成成分的数量和比例。能在系统中保持均匀的纺丝头温度构型，不会促使温度在聚合物流中变化，这在“衣架式”纺丝轴的电加热中是不可能发生的。本发明纺丝轴提供的均匀温度控制能消除加热过程中潜在的热梯度，比封闭系统常用的“衣架式”纺丝轴的电加热好得多。

通过分开的计量泵组提供对不同聚合物成分供应压力的独立控制，通过对在整个机器宽度上均匀传输聚合物提供加强的控制，对任何给定的机器结构，使得聚合物选择和分布都有更大的弹性。相比于“衣架式”系统，本发明的纺丝轴组件和纺丝组件可以更精确地控制滞留时间，热敏性聚合物的一个特别重要的特征是需要减少滞留时间。特别地，本发明的封闭系统能提供很短的滞留时间来减少聚合物流和纺丝轴组件以及纺丝组件之间的热量传递。

该封闭系统能改善牵伸的均匀性，且防止外部气流或温度的干扰，这些能进一步增强特定类型的敏感多组分纤维的成股和生产。此外，该封闭系统促使纺制的多组分纤维进入受控制的水蒸气或气体环境，用来对纺丝过程中形成的长丝进行化学处理，封闭系统很容易容纳蒸汽。和“衣架式”纺丝轴(它仅生产从纺丝头出来的线性或窄排列的挤出长丝)相比，纺丝轴组件和纺丝组件还能增加纺丝孔密度和孔的构型以提高生产率，并能在一个单独的封闭系统中生产多种聚合物成分的产品。此外，多股计量纺丝轴与本发明的封闭系统结合，能生产高品质的织物，这些织物包括但不局限于防静电织物、外表舒适的织物、可湿性和耐磨织物以及由不同粘合方法(不是传统使用的热轧花粘合法)形成的织物。本发明的单个封闭系统例如通过变化在系统机器横向挤出的纤维的类型和组合可以连续生产多种织物。

图4-8表示本发明生产的一些聚合物纤维的例子。图4表示在一组单一成分或均聚的聚合物纤维204中形成的单个、低比例皮/芯纤维202，向该纤维形成的高质量纤维网中添加高品质、低熔融强度、对温度和滞留时间敏感的添加剂。

图5表示一组三组分皮芯并列结构的纤维302。在利用本发明系统而由纤维形成的一个网中，这些纤维兼具并列和皮芯的优点。在一些冷敏感聚合物组合中或在聚合物组分之间存在粘性不匹配的组合中，系统的纺丝组件可设计为传输形成的纤维，用来相对于冷却空气优化取向，减少与从纺丝头挤出的长丝弯曲和折曲相关的负面效应，因此增加工艺孔的密度和整体生产率。图6a和图6b表示两种不同的并列排列双组分纤维的结构，其中每个结构中的纤维402、502相对于复式空气骤冷系统(骤冷空气的方向如图6a和6b中的箭头所示)的取向不同。图7表示本发明的系统所生产的另一组纤维，其中使用专用计量技术生产混合有单组分纤维604的双组分皮芯纤维602。在另一实施例中，本发明的纺丝轴和纺丝组件设计成通过多股专用计量法传输精确的混合纤维量，以便生产具有特制孔隙尺寸梯度的织物。图8表示一组能生产这种织物的纤维，其中在封闭系统的纤维纺丝过程中，大直径纤维702与小直径纤维704合并。

使用本发明系统形成的其他纤维的实例为皮芯纤维，其中，皮层是具有低熔点的热塑性材料而芯层材料是具有高强度特性的热塑性材料。这些纤维的纺粘网能够在一定温度下来热粘合(如使用轧光辊、气流等)，该温度足够高至能软化或熔融外部皮层材料，但也足够低至不影响芯层材料的强度特性。这种纤维的皮层还具有特殊的性能，如柔软的手感、抗菌性和伽马(gamma)稳定性。还能形成分裂纤维，其中在挤出长丝中两个或多个单独的聚合物成分在形成网后分离，这样产生纤细纤维网。此外，并列纤维能在适当的处理下形成自然的卷曲和胀量。还能在本发明的封闭系统中形成混合聚合物纤维，以对使用这些纤维形成的最终产品提供大量有用的性能。

从前述实施例中，可以看到本发明的封闭系统对于在一个系统中生产多种聚合物成分的纤维和织物组成物是非常通用和方便的。

本发明不限于上述特定的实施例，附加或改进的工艺技术也在本发明的保护范围内。如前面所指出的，本发明不局限于图2的封闭室结构，相反，本发明的封闭系统可以使用任何环境封闭的结构，只要能防止在纤维形成过程中挤出的长丝暴露在未受控制的温度和气流中。

相似地，纺丝轴组件不局限于图3所示的结构，相反，纺丝轴组件可以设计为能接收和热处理并计量任何数量的分离聚合物流体流。换句话说，纺丝轴组件可以包括任何合适数量的聚合物进口，所述聚合物进口连接分配歧管内任何合适数量的分配管，以对任何数量的不同聚合物流独立加热和/或保持在各种不同的温度。纺丝轴组件还可包括任何合适数量的计量泵，其中每个泵具有任何合适数量的出口流，以采用不同的流速独立提供不同的聚合物流至纺丝组件。此外，每个计量泵都能被配置成在一定流速下将一个或多个聚合物流传输到纺丝组件，该流速不依赖任何其他计量泵计量的流体流速。

纺丝组件以任何合适的方式设计以便于生产纤维和织物，所述纤维和织物包括具有任何合适横截面形状的任何单组分或多组分纤维的任何组合物。此外，纤维生产技术、纱线形成技术和织造以及非织造织物成形技术的任何组合都能用于本发明形成的纤维上。

已经介绍了生产具有多种组分的纤维和织物的新型和改进的封闭系统的优选实施例，鉴于此处所述的内容，应当相信对本领域技术人员具有其他修改、变化和改变的启示。因此，应当理解这些变化、修改和改变也落在本发明权利要求书的保护范围内。本文使用的特定术语仅有一般的描述意义，不具有限制作用。

Claims (12)

1.一种用于生产非织造纤维网的系统，包括：

纺丝轴组件，该纺丝轴组件配置为用来处理和传输从纺丝孔挤出的多个聚合物流，该纺丝轴组件包括与纺丝孔相通的多个流体传输通道，其中，至少两个所述传输通道构造成将不同聚合物成分的分离聚合物流传送到纺丝孔；

骤冷室，该骤冷室配置为用来接收和冷却从纺丝孔挤出的长丝，该骤冷室包括气体供给源，用以在挤出的长丝处引导气流；

牵伸室，该牵伸室与所述骤冷室相通且配置为用来接收和细化经骤冷的长丝；以及

成形表面，该成形表面配置为用来接收从牵伸室出来的被牵伸长丝，并在成形表面上形成非织造纤维网；

其中，在纺丝孔与牵伸室之间，该系统将挤出的长丝保持在封闭的环境中，以防止未受控制的气流接触长丝。

2.如权利要求1所述的系统，其中，纺丝轴组件包括多个歧管，所述多个歧管将不同聚合物成分的聚合物流分离且独立保持在不同的温度下。

3.如权利要求1所述的系统，其中，纺丝轴组件包括多个计量泵，所述多个计量泵配置为以不同的流速将不同聚合物成分的聚合物流独立传送到纺丝孔。

4.如权利要求1所述的系统，其中，该系统被配置为生产多批多组分纤维。

5.如权利要求1所述的系统，其中，该系统被配置为生产多批双组分纤维。

6.如权利要求1所述的系统，其中，该系统被配置为生产多批单组分纤维，其中至少一个单组分纤维包含不同于至少另一个单组分纤维的聚合物成分的聚合物成分。

7.一种在生产纤维的系统中形成非织造纤维网的方法，该系统包括纺丝轴组件以及与牵伸室相通的骤冷室，其中该系统在纺丝轴组件、骤冷室和牵伸室之间保持封闭的环境，以防止未受控制的气流进入该封闭环境，该方法包括：

(a)将多股聚合物流从纺丝轴组件传送到纺丝孔，其中至少两股聚合物流包括有不同的聚合物成分；

(b)从纺丝孔挤出多股聚合物流以形成多股长丝；

(c)通过在骤冷室使长丝接触气流来冷却挤出的长丝；

(d)在牵伸室牵伸挤出的长丝；以及

(e)将牵伸的长丝放置在成形表面上，以在成形表面上形成非织造纤维网。

8.如权利要求7所述的方法，其中步骤(a)包括：

(a.1)分离包括不同聚合物成分的聚合物流进入多个歧管；

(a.2)在每个歧管内独立保持聚合物流在不同的温度下。

9.如权利要求7所述的方法，其中步骤(a)包括：

(a.1)以不同的流速将分离的聚合物流传输到纺丝孔。

10.如权利要求7所述的方法，还包括：

(f)形成一系列多组分纤维。

11.如权利要求7所述的方法，还包括：

(f)形成一系列双组分纤维。

12.如权利要求7所述的方法，还包括：

(f)形成一系列单组分纤维，其中至少一个单组分纤维包括的聚合物成分不同于至少另一个单组分纤维的聚合物成分。

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