CN103374792A - 用于制造具有随机和膨松特性的熔喷织物网的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造熔喷织物网的方法和装置，通过本发明，通过该方法才装置制造出具有改善的细丝粘合力以及优异的膨松特性和吸声性能的熔喷织物网。该装置包括用于加热热塑性树脂组合物并挤压熔融的热塑性树脂的热挤压机、用于将挤压的热塑性树脂纺纱为细丝形式的熔喷纤维的熔喷纤维纺纱机、用于将注射速度和注射量随机地连续改变的气体注射到通过熔喷纤维纺纱机纺出的熔喷纤维中从而使注射的气体与被纺出的熔喷纤维碰撞的可变气体注射器、以及用于收集通过熔喷纤维纺纱机纺出并与气体碰撞的熔喷纤维从而形成熔喷织物网的收集器。

Description

用于制造具有随机和膨松特性的熔喷织物网的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于制造熔喷织物网的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于制造细丝粘合力和膨松性改善的熔喷织物网的方法和装置。

背景技术

通常，制造熔喷织物网的工艺包括波形成工艺（wave formingprocess），其中在垂直向下的方向上注射例如聚丙烯树脂的热塑性树脂以形成细丝（filament）。该工艺使细丝变长并为其提供波形。在织物网（fabric web）形成工艺中，收集并沉积波形细丝以形成织物网。

由微丝组成的熔喷织物网被广泛用于各种类型的高性能过滤器、擦具、吸油剂、绝缘材料、吸声材料等。

已描述过由熔喷织物网形成的各种类型的微纤维吸声材料。例如，美国专利第3016599号描述了一种织物网，其在25-70wt%的微纤维中含有平均直径为1旦尼尔的短纤维。美国专利第4041203号描述了一种熔喷织物网，其中通过热和压力间歇地耦合以10μm和12μm分子状定向的细丝。美国专利第4118531号描述了一种压缩弹性至少为30cm³/g的织物网，其由微纤维和卷曲纤维以9:1或1:9的比例形成。

此外，美国专利第5841081号描述了使用微纤维通过熔喷处理来制造的三维（3D）无纺网吸声材料。美国专利第5993943号描述了通过纺出（spinning）熔喷纤维并使纤维通过一系列的加热腔室以使熔喷纤维定向（align）来改善刚性的方法，以及通过该方法制造的没有杂色（shot）的定向纤维。美国公开第2004-0097155号描述了一种织物网，其为无大孔的无纺织物网，其包括5wt%或更多的C形短纤维。

韩国专利申请公开第2005-0093950号标题为“Wallpaper forAutomobile and Manufacturing Method（用于汽车的壁纸和制造方法）”，描述了用于汽车的壁纸，其中在由普通纤维材料形成的无纺织物中含有一定量的中空纤维的无纺层和异质横截面纤维层结合并变形为弹簧形式。韩国专利申请公开第2007-0118731号标题为“Sound-AbsorbingMaterial（吸声材料）”，描述了含有纳米纤维无纺织物的吸声材料，该纳米纤维无纺织物由平均直径为1000nm或更小的纳米纤维组成。

此外，韩国专利申请公开第2008-0055929号标题为“Multi-layerProduct Having Sound-Absorbing Property,and Manufacturing Methodand Using Method Thereof（具有吸声特性的多层产品，及其制造方法和使用方法）”，描述了具有吸声特性的多层产品，其包括支撑层和在其上形成的亚微米纤维层，该亚微米纤维层由直径为1μm或更小的聚合物纤维组成。

具体地，在吸声材料领域，最广泛使用仅由单组分的微纤维（即，100%的聚丙烯微纤维形式）组成的熔喷织物网，以及由化学上具有不同组分的微纤维和短纤维组成的织物网（例如，形式为聚丙烯材料的熔喷微纤维与4-8旦尼尔的聚对苯二甲酸乙二酯材料的短纤维混合）。

然而，传统熔喷微纤维吸声材料（例如通过传统熔喷制造方法制造的由单组分微纤维组成的吸声材料）不能提供足够的吸声性能，在微纤维之间具有低粘合强度，且在织物网中具有特定的纤维方向性。而且，在由微纤维和异质短纤维组成的微纤维吸声材料的情形中，在制造和使用过程中产生的废料（scrap）不可用且被完全丢弃。因此，该工艺不是生态环境友好的，并且当废料被丢弃时，可能产生环境污染物，例如大量的二氧化碳。

发明内容

本发明致力于解决上述与现有技术相关的问题，并提供用于制造熔喷织物网的改善的方法和装置。具体地，本制造方法和装置通过增加形成熔喷织物网的熔喷微纤维之间的粘合强度来加强织物网的粘合强度。

本发明还提供用于制造具有优异膨松（bulky）特性的熔喷织物网的方法和装置。

本发明还提供用于制造具有改善吸声性能的熔喷织物网的方法和装置。

本发明还提供能够任意调节织物网的沉积形式的方法和装置。具体地，可任意调节形成熔喷织物网的熔喷微纤维的沉积。

本发明还提供用于制造熔喷织物网的方法和装置，其中可再循环用于形成熔喷纤维的热塑性树脂组合物。

一方面，本发明提供用于制造熔喷织物网的装置，该装置包括用于加热热塑性树脂组合物并且挤压熔融热塑性树脂的热挤压机；用于将通过热挤压机挤压的热塑性树脂纺纱（spinning）为细丝（filament）形式的熔喷纤维的熔喷纤维纺纱机（spinner）；用于将气体注射到通过熔喷纤维纺纱机纺出的熔喷纤维从而使注射的气体与被纺出的熔喷纤维碰撞的可变气体注射器，其中气体注射的速度和量可随机地连续改变；以及用于收集通过熔喷纤维纺纱机纺出并与气体碰撞的熔喷纤维的收集器，从而形成熔喷织物网。

另一方面，本发明提供制造熔喷织物网的方法，该方法包括通过热挤压机挤压已经利用加热热塑性树脂组合物而熔化的热塑性树脂；通过熔喷纤维纺纱单元将由热挤压机挤压的热塑性树脂纺纱为细丝形式的熔喷纤维；通过注射速度和注射量随机地连续改变的可变气体注射器来将气体注射到由熔喷纤维纺纱机纺出的熔喷纤维并且使注射的气体与被纺出的熔喷纤维碰撞；以及通过收集器收集由熔喷纤维纺纱机纺出并与气体碰撞的熔喷纤维从而形成熔喷织物网。

下面讨论本发明的其它方面和优选实施方式。

附图说明

现在将参考附图图示的本发明的示例性实施方式来详细地描述本发明的上述和其它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本发明的限制，其中：

图1是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的用于制造熔喷织物网的装置结构的侧视图；

图2是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的用于制造熔喷织物网的装置的主要部件的侧视图；

图3是示出根据本发明的实施方式的用于制造熔喷织物网的装置中的气体处理器的例子的详细视图；

图4是示意性地示出根据本发明的第二实施方式的用于制造熔喷织物网的装置结构的侧视图；

图5是示出根据本发明的实施方式的制造熔喷织物网的方法的操作流程图；

图6是示意性地示出根据本发明的第三实施方式的用于制造熔喷织物网的装置结构的侧视图；

图7是示出根据本发明的实施方式的制造熔喷织物网的方法的操作流程图，其中添加短纤维混合工艺；

图8是示出根据实施方式1和比较例1形成的织物网的吸声性能测量的视图；

图9是示出根据实施方式2和比较例2形成的织物网的吸声性能测量的视图；

图10是示出根据实施方式3和比较例3形成的织物网的吸声性能测量的视图；

图11是示出根据实施方式1和比较例1形成的织物网的横截面图的视图；

应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。

在附图中，附图标记在几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式，以使本领域的普通技术人员容易实施本发明。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。

如本文所使用的术语“热塑性树脂”是指如下树脂，其中可通过比熔点温度更高的热重复熔化聚合物树脂，将其冷却然后硬化。

可根据聚合物结晶程度将这种热塑性树脂分为晶体型和非晶型。晶体热塑性树脂包括例如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等，并且非晶热塑性树脂包括例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

如本文所所使用的术语“聚烯烃”是指仅由碳和氢原子组成的任意饱和开链重烃家族。通常，聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯以及乙烯、和丙烯和甲基戊烯单体的各种化合物。

如本文所使用的术语“聚丙烯（PP）”包括丙烯单元具有40%或更高重复单元的共聚物，以及丙烯的单一聚合物。

如本文所使用的术语“聚酯”包括由酯单元形成和85%或更高重复单元耦合的聚合物，该重复单元是包括脂环族的饱和与不饱和二酸和二醇的二羧酸和二羟基乙醇的缩合产物。如本文所使用的术语“聚酯”包括共聚物、混合物、和其改性产物。聚酯的一般例子是聚对苯二甲酸乙二酯（PET），其是乙二醇和对苯二甲酸的缩合产物。

如本文所使用的术语“熔喷纤维”和“熔喷细丝”是指通过用高温且高速压缩气体把熔融可处理聚合物挤压经过多个细毛细管来形成的纤维或细丝。

根据本发明，可以按各种方式更改毛细管，例如通过将其形成为具有圆形横截面的管子、具有包括三角形、四边形等的任何种类的多边形横截面的管子、以及具有星形横截面的管子。当然，根据需要也可适当使用其它类型的横截面。根据各个实施方式，高温且高速压缩气体可导致熔融热塑性聚合物材料的细丝具有细丝的直径减小到约0.3~10μm的细度。熔喷纤维可以是不连续纤维或连续纤维。

如本文所使用的术语“纺粘（spunbond）”纤维是指通过使经由高温毛细管挤压的多个细直径细丝变长来制造的织物网。纺粘纤维在细丝的纵向上是连续的，并且是直径比细丝的平均直径更大的纤维形式。根据优选实施方式，纺粘纤维是直径比细丝的平均直径大约5μm的纤维形式。在一些实施方式中，直径可以比细丝的平均直径大约3.5μm、4.0μm、4.5μm、5.5μm、6.0μm等。

通过在收集表面上例如多孔筛网或皮带上不规则地放置纺粘纤维来形成纺粘无纺织物或无纺网。

如本文所使用的术语“无纺产品、织物网、和无纺网”是指由各纤维、细丝、或丝线（thread）组成的结构，与纺织产品相反，通过不规则地放置该纤维、细丝、或丝线而无图案来形成平面结构。

以下将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。

图1是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的用于制造熔喷织物网的装置结构的侧视图，图2是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的用于制造熔喷织物网的装置的主要部件的侧视图，并且图3是示出根据本发明的实施方式的用于制造熔喷织物网的装置中的气体处理器的例子的详细视图。

图4是示意性地示出根据本发明的第二实施方式的用于制造熔喷织物网的装置结构的侧视图。

如图1所示，根据本发明的第一实施方式的用于制造熔喷织物网的装置1包括用于混合树脂组合物的混合器1A。例如，树脂组合物可以由热塑性树脂以及如果需要的话一种或多种已知添加剂例如抗氧化剂、热稳定剂等组成。干燥器1B设置在混合器1A下游，并且配置和布置用于干燥从混合器1A供应的热塑性树脂组合物，从而在热塑性树脂组合物被供应到热挤压机2之前从其中除去湿气。热挤压机2配置和布置用于加热、混合、和熔化、然后挤压来自干燥器1B的热塑性树脂组合物1C。熔喷纤维纺纱机3布置在热挤压机2的下游，并配置和布置用于沿上/下方向（“自重方向”或重力方向）纺出细丝（微纤维）形式的熔喷纤维6，其中热塑性树脂组合物从热挤压机2挤压。气体注射器11AA和11BB设置在纺纱机处，用于将气体注射到通过熔喷纤维纺纱机3纺出的熔喷纤维6中，从而使气体与熔喷纤维6碰撞。气体注射器11AA和11BB可配置成允许注射速度和量连续且随机改变。还设置收集器7用于收集熔喷纤维6从而形成熔喷织物网12。进一步，可设置卷绕机（winder）14用于卷绕在收集器7上形成的织物网12。

通过该装置制造并且可通过卷绕机14卷绕的织物网12相应于根据本发明的微纤维吸声材料。

根据本发明的实施方式，输入到热挤压机2的热塑性树脂组合物1C可包括聚烯烃、聚酯、其它已知的热塑性高聚物树脂、及其混合物。对输入到热挤压机2中的高聚物树脂组合物1C进行加热从而将其转化为熔融状态，然后对其进行挤压。

如果需要，可以将传统上加入这种热塑性树脂组合物的任何一种或多种添加剂和/或其它材料加入到本发明的热塑性树脂组合物1C。例如，可以加入一种或多种无机添加剂、有机添加剂、以及聚烯烃、聚酯、和其它已知的热塑性高聚物树脂。而且，其它适当的添加剂可包括，但不限于，一种或多种热稳定剂、抗氧化剂、UV稳定剂、增塑剂、填料、着色剂、和防粘连剂。

通过添加一种或多种无机添加剂和有机添加剂，根据需要可以调节熔融的热塑性高聚物树脂的纺丝粘度，并且/或者可以调节物理特性，即细丝的比重和硬度。此外，通过添加一种或多种无机添加剂和有机添加剂，可以改善熔喷织物网的表面改性特征和耐久性。添加剂的类型和量，及其对熔喷织物的影响是本领域普通技术人员已知的，因此不再详细描述。如此，根据本发明的熔喷织物网可由一种或多种类型的热塑性高聚物树脂和其它添加剂组成，使得在丢弃时可100%再循环用于制造的熔喷织物网和材料。

根据本发明，熔喷纤维纺纱机3可沿任意第一方向例如图4中示出的横向（方向“B”）而非图1中示出的纵向（方向“A”）（即，“自重方向”或重力方向）纺纱细丝形式的熔喷纤维6。在本发明中，细丝形式的熔喷纤维6通过熔喷纤维纺纱机3纺出的方向不受特别限制，并且可以包括所示方向“A”、“B”以及各种角度方向。

如图1和2所示，熔喷纤维纺纱机3包括进口3B，经由该进口3B引入从热挤压机2供应的熔融的热塑性树脂组合物1C。纺纱机3还包括用于临时存储经由进口3B引入的熔融的热塑性高聚物树脂组合物1C的腔室3C，和从腔室3C朝向收集器7延伸而形成的多个细丝纺纱管3A。

根据本发明的实施方式，熔喷纤维纺纱机3的进口3B通过供应管与热挤压机2连接，使得可以向其供应来自热挤压机2的出口的熔融的热塑性树脂组合物1C。进口3B还与腔室3C连接，多个细丝纺纱管3A从该腔室3C延伸。

可以按照多种形式设置多个细丝纺纱管3A，包括但不限于圆柱形管、具有任意种类的多边形例如三角形、四边形等横截面的管子、以及具有星形横截面的管子。

如图1所示的细丝纺纱管3A看起来是单个细丝纺纱管，但实际上通常例如沿相对于图1中地面（和收集器7）的垂直方向设置多个细丝纺纱管。

临时存储在腔室3C中的熔融的热塑性树脂组合物1C在通过熔喷纤维纺纱机3的同时被转换为细丝形式，并沿自重/重力方向A（或图4的实施方式中的横向“B”，或根据需要的其它角度方向）排放。

根据本发明的各个实施方式，通过齿轮泵（未示出）将压力施加到腔室3C中，并且在经受压力时纺出细丝。各种其它增压装置，例如液压泵、旋转泵等，以及前述齿轮泵，也可适当地用于对腔室3C的内部增压。

在本发明中，气体注射器可包括不同类型注射器的组合，以便允许在任何时间更改注射量和/或速度。例如，如图1和2所示，可设置定量气体注射器4A和4B，其以恒定的注射速度并以恒定的注射量朝向经由细丝纺纱机3A排放的细丝（即，熔喷纤维6）连续注射气体；并且可设置可变气体注射器11AA和11BB，其通过随机改变注射速度和注射量来连续朝向经由细丝纺纱机3A排放的细丝注射气体。

通过气体注射器4A、4B、11AA、和11BB注射的气体在纵向上（自重方向/重力“A”）（或可排放细丝的任何其它方向）使经由细丝纺纱管3A排放的细丝变长，减小各个细丝的直径，并使细丝具有波形。

各个气体注射器4A、4B、11AA、和11BB与气体发生器10A和10B连接，并且通过气体传输管10AA、10BB、10AAA、和10BBB向各个气体注射器4A、4B、11AA、和11BB供应气体。气体发生器10A和10B可产生高温且高速连续气体。例如，如图1所示，气体发生器10A和10B可包括用于产生高压气体的气体产生单元15A和15B以及用于加热通过气体产生单元15A和15B产生的高速气体的气体加热单元16A和16B。

例如，包括在气体发生器10A和10B中的用于产生高速气体的气体产生单元15A和15B可以是压缩机或鼓风机。气体产生单元15A和15B也可以是涡轮风扇、涡轮鼓风机或其它能够产生高速气体的适当单元。

用于加热高速气体的气体加热单元16A和16B可以是任何种类的加热器，例如电加热器型或可以通过气体或石油作为燃料来运行的锅炉加热型加热器。当然，另外可选地，可使用能够加热高速气体的其它适当单元，并且可通过任何适当方式对其进行驱动。

如图1和2所示，气体处理器11A和11B可安装在从气体发生器10B连接的气体传输管10BB和10AAA上，从而改变可变气体注射器11AA和11BB的气体的注射速度和注射量。气体处理器11A和11B可以被供应来自气体发生器10B的温度、速度、和流量（体积）恒定的气体，可以随机地连续改变气体的注射速度和注射量，然后可以将气体供应到可变气体注射器11AA和11BB。

例如，气体处理器11A和11B可使用如下方案，其中具有多个不同长度的叶片的转子安装在预定大小的腔室内，并且从腔室排放的气体的速度和量（体积）是通过转子的可变速度旋转而连续改变的。

下面将更详细地描述上述气体处理器的操作。

图3是气体处理器11A和11B的横截面放大视图，气体处理器11A和11B可应用于本发明的用于制造熔喷织物网的装置，例如图1、2、和4中示出的装置。气体处理器11A和11B配置成被供应具有恒定的温度、速度、和体积的气体，并排放气体，同时随机地连续改变速度和体积（流入量）。如图3所示，这两个具有相同尺寸的气体处理器11A和11B可对称安装。

如图所示，各个气体处理器11A和11B在一侧包括进口管320A和320B，并且包括在另一侧（即，不同于进口管320A和320B的一侧）具有出口管330A和330B的腔室310A和310B，并且包括布置在腔室310A和310B内并可由外部旋转驱动器（未示出）（其驱动由控制器（未示出）控制）以非恒定速度旋转的转子380A和380B。如图所示，可具有不同长度的多个叶片340A和340B可在转子380A和380B的周边上形成。

布置进口管320A和320B，以便使从气体发生器10B供应的气体引入到腔室310A和310B中。在一些实施方式中，进口管320A和320B可以是与气体发生器10B连接的气体传输管10BB和10AAA，或者可以是在气体发生器10B与腔室310A和310B之间连接的独立管子。

出口管330A和330B可以是用于排放气体的管道，该气体的速度和流入量在通过腔室310A和310B时发生改变。出口管330A和330B与可变气体注射器11AA和11BB连接，使得具有经改变的速度和流入量的气体被供应到可变气体注射器11AA和11BB。

在转子380A和380B旋转时，其周边上的叶片340A和340B连续推动并传输经由进口管320A和320B引入的气体。进一步，因为叶片340A和340B的长度改变，腔室310A和310B的内侧与叶片340A和340B之间的间隙在转子380A和380B旋转时连续改变，使得通过叶片340A和340B可连续改变经由出口管330A和330B排放的气体的速度和体积。

根据优选实施方式，如图2所示的两个气体处理器11A和11B的转子380A和380B可布置在左侧和右侧，并且优选沿彼此相反的方向旋转（例如，左气体处理器11A的转子380A沿逆时针方向旋转，而右气体处理器11B的转子380B沿顺时针方向旋转）。

在转子380A和380B旋转时，其重复压缩和膨胀经由进口管320A和320B引入的气体，并且经由出口管330A和330B排放气体。在转子380A和380B旋转时，其配置是这样的，即排放气体的速度和体积根据转子380A和380B的旋转速度和叶片340A和340B的长度而随机地连续改变。

尽管本发明描述了通过使用前述类型的气体处理器11A和11B来改变引入气体的压力和体积，但是不限于上述气体处理器11A和11B，也可使用具有各种其它形式和类型的任何气体处理器，只要其可连续改变排放气体的速度和量（体积）即可。

如图1所示，可以关于细丝纺纱管3A和通过细丝纺纱管3A纺出的熔喷纤维（细丝）6对称设置定量气体注射器4A和4B以及可变气体注射器11AA和11BB。

定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB以及可变气体注射器11AA和11BB的气体注射喷嘴11AAA和11BBB可布置成关于熔喷纤维6的纺纱方向倾斜注射气体（即，当纺纱方向是自重方向A时，可以对于方向A以任何角度倾斜）。

优选地，设置定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB以及可变气体注射器11AA和11BB的气体注射喷嘴11AAA和11BBB，使得从气体注射喷嘴4AA和4BB注射的气体的注射方向的最终工作方向（working direction）以及从气体注射喷嘴11AAA和11BBB注射的气体的注射方向的最终工作方向大体上平行于自重方向A。

为此，优选关于细丝纺纱管3A的纵向对称设置气体注射喷嘴4AA、4BB、11AAA、和11BBB，并且在该情形中，从气体注射喷嘴4AA、4BB、11AAA、和11BBB注射的气体的注射方向的最终工作方向可以大体上平行于自重方向A。

从定量气体注射器4A和4B以及可变气体注射器11AA和11BB注射的高温气体不规则地改变经由细丝纺纱管3A排放的细丝（熔喷纤维）6的长度和直径，并且同时，随机地连续改变细丝的波形。

因此，微纤维的沉积模式可连续且不规则地改变，使得制造出具有进一步改善的膨松特性的熔喷织物网。

根据本发明，使用单位时间内连续改变压力和体积的不连续气体处理熔喷纤维6。通过改变不连续气体的模式，可调节各个纤维的长度和直径以及波形成程度，从而调节熔喷织物网的沉积形式、厚度、以及粘合强度。

根据本发明的示例性实施方式，可设置定量气体注射器4A和4B以及可变气体注射器11AA和11BB，以使其间的距离为约0.5~20cm，优选为约0.5~10cm。然而，这种设置仅是例子，并且也可使用其它适当的设置。

用于本发明的气体可以是高温气体、高速气体、或高温且高速气体。当使用高温气体、高速气体、或高温且高速气体时，通过熔喷纤维纺纱机3纺出的细丝（熔喷纤维）6的直径可进一步减小。

任何类型的气体都可用于本发明。例如，在一些实施方式中，气体可以是空气。该气体也可选自多种其它气体，包括但不限于气态氮气、氧气、和水蒸气以各种混合比组成的混合物，以及单一组分的惰性气体。

前述高温是指等于或高于室温（25℃）的温度，并且可选自能够在纵向上使细丝6变长的任何温度。注射到细丝6的气体的温度可以变化并且可以根据需要改变。

前述高速是指可沿预定方向（即，考虑了熔喷纤维6的纺纱方向的气体注射的方向）注射气体的速度。如同温度，注射气体的速度也可以变化并且可以根据需要改变。

传统熔喷织物网制造设施仅包括以恒定的压力和注射量将气体注射到细丝的气体注射器，例如，根据本发明的上述定量气体注射器4A和4B或其等效装置。由于传统熔喷织物网制造设施的气体注射器仅可以以恒定的压力和注射量注射气体，所以与气体碰撞的细丝的长度、直径、和波形是恒定的。如此，由此形成的沉积的织物网也具有特定方向性。这是有问题的，因为具有特定方向性的织物网在细丝之间不提供用于充分地保持织物网形式的足够的粘合强度。

由于传统的熔喷织物网在细丝之间没有形成足够的粘合强度，所以减小细丝纺纱管3A与收集器7之间的距离来制造熔喷织物网，从而改善细丝之间的粘合强度。然而，虽然细丝纺纱管3A与收集器7之间的距离减小可改善细丝之间的粘合强度，但其也可引起织物网厚度的减小。

另一方面，通过使用根据本发明的用于制造熔喷织物网的装置，制造出在细丝之间具有大粘合强度并具有优异膨松特性的熔喷织物网。如本文所使用的术语“膨松性”表示关于重量体积较大。因此，膨松特性的增加提供单位体积更轻的织物网。

以下将根据本发明的实施方式，更详细地描述关于定量气体注射器4A和4B以及可变气体注射器11AA和11BB的功能的具体细节。

当通过熔喷纤维纺纱机3纺出的细丝（熔喷纤维）6转到收集器7时，其与高温/高速气体碰撞，并且气体的热能和动能被输送到细丝。如此，细丝的长度增加从而减小其直径，并且细丝具有扭曲的波形。

如前面所述，用于制造熔喷织物网的传统气体注射方法使注射速度和注射量没有变化的气体与细丝碰撞。如此，细丝的长度增加，细丝的直径减小，并且细丝的波形具有特定的规则性。当该细丝沉积在收集器7上时，所形成的织物网在细丝之间不能具有足够的粘合强度。

根据本发明的另一方面，定量气体注射器4A和4B以恒定的注射速度和注射量经由气体注射喷嘴4AA和4BB注射气体，使得从定量气体注射器4A和4B注射的气体与细丝6碰撞，从而形成具有恒定的长度和直径的细丝6。此外，细丝6还与从根据本发明设置的可变气体注射器11AA和11BB注射的气体碰撞。因为可变气体注射器11AA和11BB的注射速度和注射量可随机地连续改变，所以细丝6的长度、直径、和波形可根据需要连续且不规则地改变。

如此，在本发明中，具有不规则长度和不规则直径波形的细丝6以不规则沉积形式沉积在收集器7上。当与通过传统制造装置和方法制造的熔喷细丝比较时，本发明提供的熔喷织物网的各个细丝具有进一步改善的粘合力和膨松特性。

如上所述，根据本发明，通过使用定量气体注射器4A和4B以及可变气体注射器11AA和11BB的组合，根据设计者的目的，可以多样地改变气体的注射速度和注射量。

如图1和6所示，收集器7包括皮带7A，在其上沉积来自纺纱机3的细丝（熔喷纤维）6。可以按多种已知形式的任何一种来设置收集器7，并且例如如图所示，收集器7可以包括一对用于驱动皮带7A的辊8A和8B。当然，可以按任何其它适当形式设置收集器7，用于收集细丝6并形成熔喷织物网，例如，在各个实施方式中，可将收集器7设置为旋转圆柱形卷筒（drum）。

如图1和7所示，根据本发明的用于制造熔喷织物网的装置1还可包括布置在熔喷纤维纺纱机3下面的气体吸入单元9。气体吸入单元9可配置和布置成对从熔喷纤维纺纱机3排放的细丝辅助提供恒定的传输方向。

例如，气体吸入单元9可设置在收集器7的皮带7A下面，并可配置和布置成吸入从熔喷纤维纺纱机3的气体注射器4A、4B、11AA和11BB注射的气体。因此，由注射的高速气流传输的细丝的传输方向大体上可保持恒定。

如上所述，通过熔喷纤维纺纱机3纺出的细丝6的纺纱方向大体上沿自重方向A（重力方向）。在一些情形中，细丝6的纺纱方向可以是不同于自重方向A的方向。如此，通过熔喷纤维纺纱机3纺出的细丝6的纺纱方向可在本文中称为“第一方向”。

根据本发明的制造装置1还可包括用于卷绕由收集器7收集的织物网的卷绕机14。图1中示出的卷绕机14的配置和设置仅是例子，其可根据需要更改，且在一些情形下可省略。

如上所述，当通过根据本发明的用于制造熔喷织物网的装置1制造织物网时，各个细丝6的延伸长度、直径、和波形随机地连续改变，使得细丝6可随机地沉积在收集器7上，并且可制造出各个细丝具有改善的粘合力和膨松性的熔喷织物网。

如本文所使用的“随机”是指没有特定规律、规则或方向性的“无意”。

如果需要，具有相对高刚性的纺粘无纺纤维（未示出）可与由制造装置1制造的熔喷织物网14的一个或两个表面耦合。可通过任何已知的方法例如压延来耦合纺粘无纺纤维。

如图4所示，根据本发明的第二实施方式的用于制造熔喷织物网的装置10具有与根据本发明的第一实施方式的装置相同的结构，不同之处在于来自熔喷纤维纺纱机3的细丝（熔喷纤维）60的纺纱方向B是横向，并且收集器120为圆柱形。图4中部件的编号与图1的编号稍微不同，其中与图1不同的附图标记如下：干燥器10B、热挤压机20、熔喷纤维纺纱机30、细丝纺纱管30A、进口30B、腔室30C、熔喷纤维60、收集器70、热塑性树脂组合物10C、定量气体注射器40A和40B、气体发生器100A和100B、气体传输管100AA、100BB、100AAA和100BBB、气体处理器110A和110B、可变气体注射器110AA和110BB、织物网120、卷绕机140、气体加热单元160A和160B、气体产生单元150A和150B、气体注射喷嘴40AA、40BB、110AAA、和110BBB。

因此，为了便利起见，省略与图1中描述的装置大体上相同的图4中示出的装置10的详细描述。

图5是示出根据本发明的实施方式的制造熔喷织物网的方法的操作流程图。已经在根据本发明的制造装置的结构说明中描述了制造织物网的一般工艺。因此，将参考图1~5简单描述制造方法。如图所示，制造方法包括在混合器1A和10A中输入并混合热塑性树脂组合物的工艺；在热挤压机2和20中熔化并挤压经混合的热塑性树脂组合物的工艺；将经挤压的热塑性树脂组合物提供到熔喷纤维纺纱机3和30并且将经挤压的热塑性树脂组合物纺纱成细丝形式的熔喷纤维6的工艺；把由气体发生器10B、100A、和100B提供的高温/高速气体改变为在气体处理器11A、11B、110A、和110B中注射速度和单位时间注射体积（注射量）随机地连续改变的工艺；使注射速度和体积（注射量）恒定的高温/高速气体和注射速度和体积（注射量）随机地连续变化的高温/高速气体与熔喷纤维（细丝）6碰撞，由此形成熔喷微纤维的工艺；收集收集器7和70上的微纤维从而形成织物网12和120的工艺；以及在卷绕机14和140上卷绕织物网12和120的工艺。

图6是示意性地示出根据本发明的第三实施方式的用于制造熔喷织物网的装置结构的侧视图，并且图7是示出根据本发明的制造熔喷织物网的方法的操作流程图，其中添加短纤维混合工艺。

如图6和7所示，上述织物网制造工艺和装置（如结合图1~5所描述的）还可包括输入短纤维（例如聚丙烯短纤维）的配置和工艺，用于在短纤维沉积到收集器7上之前与熔喷纤维（与气体碰撞的熔喷微纤维）6混合。为此，例如，织物网制造装置还可包括用于将短纤维输入到熔喷纤维6中的短纤维输入单元15，该熔喷纤维6通过纤维纺纱机纺出并与气体碰撞。

如图6所示，关于沿自重方向/重力方向A传输到收集器7的熔喷纤维6，短纤维输入单元15可沿横向输入短纤维。关于熔喷纤维6的传输方向，可根据需要更改输入方向。短纤维的输入方向关于熔喷纤维6的传输方向可沿大体上垂直的方向，或可以相对于熔喷纤维6的传输方向设置在任何其它方向。

在下面的实施例中，根据本发明的实施方式制造织物网，通过多样地改变测试条件来测试织物网的特性和吸声性能，并且在下面提供测量的测试结果。

为了测量通过根据本发明的实施方式的方法制造的织物网的厚度，从织物网取100mm×100mm样品，并将其放置于水平样品支架上，将150g大小为120mm×120mm的增压板放置在样品上并压缩，并且10秒后，用Vernier Calipers测量厚度。关于三片或更多片进行测量，并且计算平均值。

根据技术标准GM 14177的小混响室方法测试样品的吸声性能。对于样品的沉积形式，取横截面图并用裸眼进行比较和评估。

[实施方式1]

通过图5中示出的根据本发明的制造方法来制造熔喷织物网。

详细的制造条件如下。

将熔融指数（230℃，g/10min）为1400的LG Chem Ltd.的99wt%的均聚聚丙烯H7914高聚物树脂、Ciba Specialty Chemical Corp.的0.5wt%的UV稳定剂Tinuvin 622、和Ciba Specialty Chemical Corp.的0.5wt%的热稳定剂Irganox 1010输入到混合器1A中并且混合10分钟。

之后，混合物在80℃的操作温度通过干燥器1B。将干燥的高聚物树脂组合物1C输入到每分钟旋转80次且长度/尺寸为1/28的单挤压机（热挤压机）2，然后混合、加热、并挤压。

通过熔喷纤维纺纱机3的细丝纺纱管3A朝向收集器以细丝形式纺纱熔融的高聚物树脂组合物，熔喷纤维纺纱机3具有2m的直径，每英寸具有32个孔，各个孔具有0.2mm的直径。

此时，使被纺出的细丝6与从定量气体注射器的气体注射喷嘴4AA和4BB以及可变气体注射器的气体注射喷嘴11AAA和11BBB注射的高温/高压气体碰撞，其中各个气体注射喷嘴的长度为2m且孔大小为5mm。

用于高温/高压气体的注射条件如下。

使用包括涡轮风扇（气体产生单元）15A和15B以及加热器型气体加热单元16A和16B的气体发生器10A（表1中指示为“气体发生器1），其中涡轮风扇（气体产生单元）15A和15B通过使用空气每分钟产生20立方的气体。由气体发生器10A产生的温度为245℃的气体（空气）（表1中指示为“定量气体”）是通过定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB以40m/sec恒定地排放的，从而使气体与通过熔喷纤维纺纱机3的细丝纺纱管3A纺出的细丝（熔喷纤维）6碰撞。

由与气体发生器10A具有相同容量的另一气体发生器10B（表1中指示为“气体发生器2”）产生的温度为245℃的气体通过气体传输管10BB和10AAA进行供应，并在气体处理器11A和11B中进行处理，使得温度为245℃的气体（表1中指示为“可变气体”）以10~40m/sec的速度每秒10-15次地连续改变，从而具有随机体积，之后，通过可变气体注射器11AA和11BB的气体注射喷嘴11AAA和11BBB使经改变的气体与细丝6碰撞。

对于可变气体注射器11AA和11BB的气体注射喷嘴11AAA和11BBB，使用与定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB具有相同大小的气体注射喷嘴，并且可变气体注射器11AA和11BB的气体注射喷嘴11AAA和11BBB与定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB以10mm的间隔进行设置。

关于细丝纺纱管3A对称设置定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB以及可变气体注射器11AA和11BB的气体注射喷嘴11AAA和11BBB，其中各个气体注射喷嘴4AA、4BB、11AAA、和11BBB相对于熔喷纤维纺纱机3的端面设置在40°（图2中“α”和“β”），并且左右气体注射喷嘴（空气通道）之间的总夹角Φ设置为100°。

此外，熔喷纤维纺纱机3与收集器7之间的垂直距离为70cm，并且收集器7上皮带7A的传输速度为2.5m/min。朝向卷绕机14传输收集器7的皮带7A，从而形成重量为200g/m²的熔喷织物网12。然后将该织物网12绕卷绕机14以50m单位卷绕。

随后经卷绕的熔喷织物网的两个表面与/被15g/m²的纺粘无纺纤维结合/涂覆，由此制造出重量为230g/m²的熔喷微纤维吸声材料。

[实施方式2]

在与实施方式1相同的条件下纺出细丝6，但将收集器7的皮带7A的传输速度调节为3.4m/min，并且朝向卷绕机14传输收集器7的皮带7A，从而形成重量为150g/m²的熔喷织物网。然后，绕卷绕机14以60m单位卷绕织物网12。随后经卷绕的熔喷织物网的两个表面均与/被15g/m²的纺粘无纺纤维结合/涂覆，由此制造出总重量为180g/m²的熔喷微纤维吸声材料。

[实施方式3]

使用与实施方式1相同的条件，不同之处在于还将短纤维输入单元15分别沿垂直方向（方向“A”）和水平方向安装在与熔喷纤维纺纱机3相距20cm和30cm处，并且通过短纤维输入单元15输入短纤维，从而与沿方向A提供的熔喷纤维6混合。输入的短纤维由100%的均聚聚丙烯制成，并具有43mm的平均长度和4旦尼尔的平均厚度。为了促进混合，首先将短纤维的表面用硅进行处理。调节收集器7和短纤维输入单元15的速度，从而形成300g/m²的熔喷织物网，其中短纤维占总织物网重量的10wt%，之后，绕卷绕机14以40m单位卷绕熔喷织物网。随后经卷绕的熔喷织物网的两个表面均与/被15g/m²的纺粘无纺纤维结合/涂覆，由此制造出总重量为330g/m²的熔喷微纤维吸声材料。

[比较例1]

与实施方式1相比，使用相似的条件，不同之处在于使用定量气体注射器4A和4B，而不使用可变气体发生器11AA和11BB；气体发生器10A（表1中指示为“气体发生器1”）的气体产生量变成每分钟30立方；并且通过定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB注射的气体的速度变成48m/sec，由此制造出重量为200g/m²的熔喷织物网12。随后经卷绕的熔喷织物网的两个表面均与/被15g/m²的纺粘无纺纤维结合/涂覆，由此制造出总重量为230g/m²的熔喷微纤维吸声材料。

[比较例2]

与实施方式2相比，使用相似的条件，不同之处在于使用定量气体注射器4A和4B，而不使用可变气体发生器11AA和11BB；气体发生器10A（表1中指示为“气体发生器1”）的气体产生量变成每分钟30立方；并且通过定量气体注射器4A和4B的气体注射喷嘴4AA和4BB注射的气体的速度变成48m/sec，由此制造出重量为150g/m²的熔喷织物网12。随后经卷绕的熔喷织物网的两个表面均与/被15g/m²的纺粘无纺纤维结合/涂覆，由此制造出总重量为180g/m²的熔喷微纤维吸声材料。

[比较例3]

与实施方式3相比，使用相似的条件，不同之处在于使用定量气体注射器4A和4B，而不使用可变气体发生器11AA和11BB，由此制造出重量为300g/m²的熔喷织物网，其中短纤维占总织物网重量的10wt%。随后经卷绕的熔喷织物网的两个表面均与/被15g/m²的纺粘无纺纤维结合/涂覆，由此制造出总重量为330g/m²的熔喷微纤维吸声材料。

使用由实施方式1、实施方式2、实施方式3、比较例1、比较例2、和比较例3制造的样品得到的测量结果在下面给出。

[表1]

织物网的粘合状态：

尽管用手拉也不会破坏粘合：○

用手拉容易破坏粘合，损坏织物网的形状：●

[表2]

表1示出在各个实施方式1、实施方式2、实施方式3、比较例1、比较例2、和比较例3的条件下制造的织物网的厚度和粘合状态的测量。通过比较实施方式1、实施方式2、实施方式3、比较例1、比较例2、和比较例3的结果，可明显看出本发明效果。

具体地，通过在随机地连续改变可变气体的速度的同时注射可变气体，在可变气体和定量气体均与细丝碰撞的实施方式1中，与仅使用定量气体的比较例1相比，织物网的密度减小约38%，并且织物网的厚度增加约38%。

这样的结果源自如下事实，即细丝的长度、厚度、和波形随机改变，因此织物网的沉积中看不到规则性。

进一步，从表2和图8中实施方式1和比较例1的吸声性能测试结果证实，与比较例1的织物网相比，实施方式1的织物网在整个频域上显示优异的吸声性能。

图11是示出根据实施方式1和比较例1的织物网的横截面图的视图，其中比较例1的细丝沉积形式具有明确倾斜的方向性，但实施方式1的细丝沉积形式更随机且无方向性。

与不使用可变气体的比较例1相比，实施方式2的织物网密度减小约29%，厚度增加约29%。

如通过表2和图9中实施方式2和比较例2的吸声性能测试结果所证实的，与比较例2的织物网相比，实施方式2的织物网在整个频域上显示出更高的吸声性能。

可以相信，通过用可变气体处理细丝增加了织物网的厚度，由此改善吸声性能。

因此，使用根据本发明的用于制造熔喷织物网的装置和方法，可制造出比通过传统制造方案制备的织物网更膨松并具有优异的细丝粘合力和改善的吸声性能的织物网。

在实施方式3和比较例3中，通过将均聚聚丙烯材料的短纤维混合到熔喷纤维中来制造织物网。在该情形中，证实了可获得同实施方式1和实施方式2与比较例1和比较例2的测试结果相同的结果趋势。

换句话说，在实施方式3中，当与比较例3比较时，织物网的密度减小约14%，并且织物网的厚度增加约14%。

如通过表2和图10中实施方式3和比较例3的吸声性能测试结果所证实的，与比较例3的织物网相比，实施方式3的织物网在整个频域上显示出更高的吸声性能。

如通过测试结果所证实的，通过使用速度和体积随机改变的气体，可制造出具有优异膨松特性、粘合强度、和吸声性能的织物网。

因此，使用上述根据本发明的用于制造熔喷织物网的方法和装置，可获得下面的效果。

第一，可制造出各个细丝具有改善的粘合力的熔喷织物网。

第二，可制造出具有优异膨松特性的熔喷织物网。

第三，可制造出具有改善吸声性能的熔喷织物网。

第四，通过以简易方式改变织物网的沉积形式，可制造出理想的熔喷织物网。

第五，可制造出可再循环的熔喷织物网。

尽管已描述了某些实施方式，但这些实施方式仅是以例子的形式给出的，而非意在限制本公开的范围。而且，对本领域技术人员明显的是，可在不偏离基本特性的范畴内，作出上面没例示的更改和变化。例如，可改变并实施在实施方式中详细示出的各个部件。此外，应该理解，与更改和应用关联的差异包括在随附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种用于制造熔喷织物网的装置，所述装置包括：

热挤压机，配置和布置用于加热热塑性树脂组合物并挤压熔融的热塑性树脂；

熔喷纤维纺纱机，配置和布置成接收通过所述热挤压机挤压的热塑性树脂并将所述热塑性树脂纺纱为细丝形式的熔喷纤维；

可变气体注射器，配置和布置用于注射气体以便与通过所述熔喷纤维纺纱机纺出的熔喷纤维碰撞，所述可变气体注射器具有能够随机地连续改变的注射速度和注射量；以及

收集器，用于收集通过所述熔喷纤维纺纱机纺出并与所述气体碰撞的熔喷纤维，从而形成熔喷织物网。

2.根据权利要求1所述的装置，其中设置并且关于所述熔喷纤维的纺纱方向对称布置多个可变气体注射器，从而沿彼此相反的方向注射所述气体。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括定量气体注射器，配置和布置成以恒定的注射速度和注射量连续注射从气体发生器供应的气体，从而与通过所述熔喷纤维纺纱机纺出的熔喷纤维碰撞。

4.根据权利要求3所述的装置，其中设置并且关于所述熔喷纤维的纺纱方向对称布置多个定量气体注射器，从而沿彼此相反的方向注射所述气体。

5.根据权利要求2所述的装置，其中各个所述可变气体注射器布置成关于所述熔喷纤维的纺纱方向倾斜注射所述气体。

6.根据权利要求4所述的装置，其中各个所述定量气体注射器布置成关于所述熔喷纤维的纺纱方向倾斜注射所述气体。

7.根据权利要求1所述的装置，其中气体处理器与所述可变气体注射器连接，从而随机地连续改变从气体发生器供应的气体的速度和流入量，并供应经改变的气体。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述气体处理器配置和布置成随机地连续改变从气体发生器供应的气体的速度和流入量，并供应经改变的气体，所述气体处理器包括：

腔室，在其一侧与进口管连接，并且在其另一侧与出口管连接，经由所述进口管从所述气体发生器供应所述气体，所述出口管用于向所述可变气体注射器供应速度和流入量经改变的气体；以及

布置在所述腔室内的转子，所述转子在其周边上具有不同长度的叶片用于传输所述气体，所述转子通过旋转驱动器能够以非恒定速度旋转，从而推动经由所述腔室的进口管引入的气体并经由所述腔室的出口管排放所述气体。

9.根据权利要求1所述的装置，还包括短纤维输入单元，配置和布置用于将短纤维输入到通过所述纤维纺纱单元纺出的熔喷纤维中。

10.一种制造熔喷织物网的方法，所述方法包括：

在热挤压机中加热热塑性树脂组合物并挤压熔融的热塑性树脂；

通过熔喷纤维纺纱单元，将通过所述热挤压机挤压的热塑性树脂纺纱为细丝形式的熔喷纤维；

通过可变气体注射器，将气体注射到通过所述熔喷纤维纺纱机纺出的熔喷纤维，并使注射的气体与被纺出的熔喷纤维碰撞，同时连续并随机地改变所述气体的注射速度和注射量；以及

通过收集器，收集通过所述熔喷纤维纺纱机纺出并与所述气体碰撞的熔喷纤维，从而形成所述熔喷织物网。

11.根据权利要求10所述的方法，其中通过关于所述熔喷纤维的纺纱方向对称布置的多个可变气体注射器，将所述气体沿彼此相反的方向注射到所述熔喷纤维。

12.根据权利要求10所述的方法，其中还将从气体发生器供应的气体以恒定的注射速度和注射量连续注射到通过所述熔喷纤维纺纱机纺出的熔喷纤维，从而使供应的气体与被纺出的熔喷纤维碰撞。

13.根据权利要求12所述的方法，其中通过关于所述熔喷纤维的纺纱方向对称布置的多个定量气体注射器，将所述气体以恒定的注射速度和注射量沿彼此相反的方向注射到所述熔喷纤维。

14.根据权利要求11所述的方法，其中通过各个所述多个可变气体注射器，关于所述熔喷纤维的纺纱方向倾斜注射所述气体。

15.根据权利要求12所述的方法，其中通过各个所述多个定量气体注射器，关于所述熔喷纤维的纺纱方向倾斜注射所述气体。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括通过短纤维输入单元将短纤维输入到通过所述纤维纺纱单元纺出并与所述气体碰撞的熔喷纤维中从而将所述短纤维与所述熔喷纤维混合的短纤维混合步骤。

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