CN103518012A - 利用康达效应装置生产具有改进的边对边均匀性的熔喷幅材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于生产熔喷幅材的设备，其包括：熔喷模具，其具有多个细丝出口；收集器，其用于接纳从所述细丝出口喷出的聚合物材料的细丝；以及第一康达效应装置，其定位成与在所述熔喷模具的端部处的最后一个细丝出口附近的所述细丝路径相邻。本发明还公开了利用这样的设备形成熔喷幅材的方法。

Description

利用康达效应装置生产具有改进的边对边均匀性的熔喷幅材
背景技术
本发明整体涉及制造非织造介质的幅材，并且更具体地，本发明涉及制造这种非织造介质的幅材的方法和设备。
近年来，熔喷介质已经广泛用于商业用途，用于例如过滤、清洁擦拭物、绷带、外科手术帘、电池电极分离和绝缘。
发明内容
对于许多应用，期望的是，非织造介质的幅材具有均匀的基重。例如，当非织造介质的幅材已经转变为空气过滤器时，稀疏的斑点可以提供空气中的污染物能够绕过过滤器的地方。对于已知的熔喷设备和方法，难以在成形介质的边缘处保持均匀性。因此，对于需要高度均匀性的应用而言，介质的边缘必须被修剪掉且必须作为废弃物而被抛弃。此外，特定宽度的熔喷模具将在收集器处提供宽度较小的可用的介质。这在收集器设置在距熔喷模具超过40cm时尤其值得注意。例如，200cm宽的模具可以生产宽度仅仅为175cm的可用幅材。
需要这样的方法和设备，该方法和设备用于形成具有较佳边对边均匀性的熔喷幅材和/或可以生产宽度等于或大于模具的宽度的幅材。
本发明总体上提供一种方法和设备，其用于通过将康达效应装置定位成与在幅材的至少一个边缘上从熔喷模具出现的纤维的飞行路径相邻来形成熔喷幅材。虽然不希望被任何理论限制，但是据信，由康达效应装置提供的康达效应改变了某些纤维的方向，否则将在形成于收集器上的幅材上形成不够厚的“参差不齐的边缘”。
在一个实施例中，本发明提供一种熔喷装置，其包括：熔喷模具，其具有多个细丝出口；收集器，其用于接纳从细丝出口喷出的聚合物材料的细丝；以及第一康达效应装置，其定位成与在熔喷模具的端部处的最后一个细丝出口附近的细丝路径相邻。
在另一个实施例中，本发明提供一种形成熔喷介质的方法，该方法包括：提供具有多个细丝出口的熔喷模具；将第一康达效应装置定位成与熔喷模具的第一端部相邻；使熔化的细丝从熔喷模具喷出；利用第一康达效应装置操纵熔化的细丝的飞行；以及收集熔化的细丝以形成非织造介质的幅材。
利用本发明的设备和方法形成的幅材的一个优点在于，与根据常规技术制造的幅材相比，它们具有更加均匀的边对边基重。也就是，利用本文所述的设备和方法生产的幅材的侧边缘区域的基重与位于侧边缘区域之间的幅材中央区域的基重类似且一致。
如本文所用，词语“包含”、“具有”和“包括”在法律上是具有等同含义的开放型术语。因此，除了列举的元件、功能、步骤或限制之外，还可以有其他未列举的元件、功能、步骤或限制。
附图说明
本领域的普通技术人员应当了解，本发明的讨论仅是针对示例性实施例的描述，其并不旨在限制本发明的更广泛的方面，其中更广泛的方面体现在示例性构造中。
图1为不具有本发明特征的熔喷装置的示意图。
图2为大致如图1所示的熔喷模具的一个端部的透视图，不同的是已经增加了某些本发明的特征。
图3为根据本发明的分开的康达效应装置的透视图。
图4为图3的康达效应装置的平面图。
在说明书和附图中重复使用的参考标号旨在表示本发明相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在参考图1，其示出了熔喷装置20的示意图，该熔喷装置不具有本发明的特征，用于背景描述和进行命名。以横截面示意图示出了包括熔喷模具22的熔喷装置20。熔喷模具22用来将延伸出的聚合物细丝流24朝向收集带26喷射，该收集带沿着如图所示的方向“D”运动。尽管结合该实施例示出了带，但是熔喷领域技术人员将会理解，诸如旋转鼓的其它收集器可以用于收集、传送和取下作为介质的细丝的目的。
根据常规实践，熔喷模具22设置有腔体28和30，在紧接着流24已经从挤出孔口32挤出之后，腔体将两股加热的气体流对着聚合物细丝流24进行引导。从腔体28和30出现的加热的气体喷流延伸和稀薄化从挤出孔口32出现的细丝，从而这些细丝具有合适的尺寸和散布，以在收集器26上形成期望的介质34。
熔喷装置20还包括一对管道40和42，相对于方向“D”，一个管道在流24的上游，一个管道在流24的下游。对着细丝流24从管道40和42喷出辅助流动，从而当细丝撞击到收集带26上时，细丝具有介质34中所需的特性。前述说明大致对应于Breister等人的共同转让的美国专利No.6,861,025的公开内容，并且足以用于在收集器26的低速和中速下进行熔喷介质的生产。如共同未决的和共同转让的美国申请公开20060265169中所述，可以设有额外的歧管44和46，以用于中断不变的涡旋。
现在参考图2，其示出了包括一些本发明的特征的熔喷模具22的一个端部的透视图。具体地，第一康达效应装置50定位成与从在熔喷模具22的端部处的最后一个孔口32a出现的细丝的路径相邻。康达效应装置50大致包括沿着细丝流动路径的方向布置的凸形表面。在所示的实施例中，凸形表面沿着离开熔喷模具22的方向向外突出远离孔口32的阵列。以这种方式进行布置，凸形表面用来改变或者可以用来调节或控制在与康达效应装置50相邻的区域中的细丝的流动路径，从而生产在其整个宽度上具有更加一致和均匀的基重的介质幅材。
防护物52设置在孔口32的阵列的侧向端部与第一康达效应装置50之间。防护物52定位成引导和调节环境空气从模具22的侧面朝向第一康达效应装置50的前边缘54的行进。将认识到，可以任选地在孔口32的阵列的其它端部处设置第二康达效应装置和第二防护物。
现在参考图3和图4，分别单独示出了康达效应装置50的透视图和平面图。康达效应装置50具有前边缘54和后边缘56。有利的康达效应装置的确切参数将根据从孔口32挤出的材料和其它工艺参数而改变。然而，已经进行了用于获得期望结果的一些整体观察。
根据一个方面，康达效应装置的特征可以在于：与前边缘54相邻的第一曲率半径“R1”、与后边缘56相邻的第二曲率半径“R2”和/或攻击角度α。攻击角度α可以大致限定为康达效应装置的表面和与从孔口32出现的材料24的流线大致平行的线之间的角度。
对于多数应用而言，第一曲率半径R1和第二曲率半径R2以及攻击角度α应当选择成使在后边缘56处排出的涡旋最小化。在特定的实施例中，攻击角度α可以小于大约45度、小于大约35度或者小于25度。负的攻击角度不常示出，但是不被认为是处于本发明的范围之外。在特定的实施例中，第一曲率半径R1可以为至少大约4cm，至少大约6cm或至少大约7.5，并且不大于大约24cm，不大于大约20cm，或不大于大约18cm。在另一个实施例中，第二曲率半径R2可以为至少大约14cm，至少大约16cm，或至少大约18cm。要注意到，康达效应装置接近两个曲率半径R1和R2是对于可操作的实施例的引导。与包括例如键曲线、平面或这两者的组合的各种几何形状相对应的横截面形状被认为是处于本发明的范围内。
为了简化制造，可能理想的是康达效应装置具有均匀的横截面，但这不被视为是必要的。另外，在设有两个康达效应装置的实施例中，可能理想的是，第一和第二康达效应装置类似或者甚至相同，但这不被视为是必要的。康达效应装置可以任选地包括机械手段，例如凸轮、杠杆、螺栓等，使得可以在例如熔喷介质生成期间对康达效应装置进行曲率半径和/或攻击角度的细微调节。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，更具体地讲，在不脱离所附权利要求书中所示出的精神和范围的前提下，本领域的普通技术人员可以实践本发明的其他修改形式和变型形式。应当理解，多种实施例的方面可以整体地或部分地与多种实施例的其他方面互换或结合。以上获得专利证书的专利申请中所有引用的参考文献、专利或专利申请的全文通过一致的方式以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本专利申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本发明而给定的前述说明不应理解为是对本发明的范围的限制，本发明的范围由权利要求书及其所有等同形式所限定。

Claims (17)

1.一种熔喷装置，其包括：
熔喷模具，所述熔喷模具具有多个细丝出口，
收集器，所述收集器用于接纳从所述细丝出口喷出的聚合物材料的细丝，以及
第一康达效应装置，所述第一康达效应装置定位成与在所述熔喷模具的端部处的最后一个细丝出口附近的细丝路径相邻。
2.根据权利要求1所述的熔喷装置，其还包括定位成与所述熔喷模具的相对端部附近的所述细丝路径相邻的第二康达效应装置。
3.根据权利要求1所述的熔喷装置，其还包括设置在所述熔喷模具的第一端部与所述第一康达效应装置之间的第一防护物。
4.根据权利要求1所述的熔喷装置，其中所述细丝出口和所述收集器之间的距离为至少大约40cm。
5.根据权利要求1所述的熔喷装置，其中所述康达效应装置具有后边缘，并且其中所述康达效应装置的攻击角度选择成使得在所述后边缘处排出的涡旋最小化。
6.根据权利要求5所述的熔喷装置，其中所述康达效应装置的攻击角度不超过大约45度。
7.根据权利要求6所述的熔喷装置，其中所述康达效应装置具有与所述后边缘相邻的最小曲率半径R2，并且其中R2为至少大约18cm。
8.根据权利要求3所述的熔喷装置，其中所述第一防护物定位成将夹带的空气流朝向所述第一康达效应装置引导。
9.根据权利要求7所述的熔喷装置，其中所述曲率半径R2是可调节的。
10.一种形成熔喷介质的方法，其包括：
提供熔喷模具，所述熔喷模具具有多个细丝出口，
将第一康达效应装置定位成与所述熔喷模具的第一端部相邻，
从熔喷模具喷出熔化的细丝，
利用所述第一康达效应装置操纵所述熔化的细丝的飞行，以及
收集所述熔化的细丝以形成非织造纤维介质的幅材。
11.根据权利要求10所述的方法，其还包括将第二康达效应装置定位成与所述熔喷模具的第二端部相邻，所述第二端部与所述第一端部相对。
12.根据权利要求10所述的方法，其还包括设置在所述熔喷模具的第一端部与所述第一康达效应装置之间的防护物。
13.根据权利要求10所述的方法，其中收集是在收集器上完成的，并且其中所述细丝出口和所述收集器之间的距离为至少大约40cm。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述康达效应装置具有后边缘，并且其中所述康达效应装置的攻击角度选择成使得在所述后边缘处排出的涡旋最小化。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一康达效应装置的攻击角度不超过大约45度。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述康达效应装置具有与所述后边缘相邻的最小曲率半径R2，并且其中R2为至少大约18cm。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述防护物定位成将夹带的空气流朝向所述第一康达效应装置引导。
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