CN1092482A - 计量熔融喷射系统 - Google Patents

Abstract

叙述了一种熔融喷射系统，它带有积木化设计的 模头和联机监测网状物性质的装置。积木式模头由 各个装入的并列熔融喷射单元组成。聚合物至各单 元的加料速率自动化控制已显示出能生产极其均匀 基重的网状物。该模头还有一特色就是有用于减少 聚合物蠕变和减少模头顶部阻塞的阀组件。

Description

本发明主要涉及的是熔融喷射设备和方法。一方面它涉及一种熔融喷射模头，该模头由并列的用于熔融喷射聚合物长丝的单元组成，每个单元都包括计量装置以控制聚合物熔体穿过它的流动。

熔喷法是一种成型无纺织物的方法，它通过挤出一种熔融聚合物通过多个小孔并使挤出的长丝与热空气接触，将长丝拉伸和拉细成为微小尺寸的纤维。将这些纤维无规则地收集在一收集器上，例如一种旋转的筛网或表面上形成一种缠结的织物。织物中的微纤维经过最后的拉伸而给予织物以独特的性质，这些纤维在理论上适于作各种应用，包括过滤层、长油布、电池隔板、吸油材料、尿布内的织物层，和其它吸收产品，等等。

必须小心地设计和加工熔喷模头以便为以上的众多的工业应用提供优质的织物（从基重和厚度来看是均匀的）。对于该方法中的几个可变量例如聚合物通过量，气流速率，收集器引出速度，等等必须仔细地加以控制以便为多种应用提供一种具有广泛均匀性质的织物。对于宽织物，有时就会有问题，因为很难横跨机头的长度实现均匀的聚合物流和气流。一般要实现熔融物横跨模头均匀流动就要使用一种均衡流动料道（有时称之为衣架式模头或流道）例如在美国专利4818463中揭示的那种。此流道要仔细地加工以便给各小孔提供均匀分布的聚合物。为了提供均匀的气流穿过模头，该模头组件有时要在流道中带有分流调节器以及用来均匀分布空气（从空气入口至模头）的装置，如美国专利4818463中所揭示的那样。

在以上的美国专利中所揭示的模头，以及其它工业用的熔融喷射模头，一般都有一聚合物入口，从该入口聚合物熔体流入衣架式模头。对于小型模头，以上所说的衣架式均衡模头是令入满意的。尤其是当伴随着均匀控制的气流时更是如此。然而，对于长模头装置，聚合物从单一聚合物入口流到小孔的距离太长，尤其是在模头的外端更是如此。这就在熔融流动穿过小孔中引入了变量并由此有害地影响织物的质量，尤其是织物基重和厚度的均匀性。

本发明的方法和设备提供两个分开的，但相互有关的，新颖的熔融喷射特性：（1）模头组件的分段结构（带有分开的泵和控制）可允许熔融喷射操作在一短模头长度单元中进行，从而生产出沿机器方向延伸的并列带状物，其构成一整体织物，和（2）在一优选的实施例中，分段结构也可允许用传感器来监视织物带状物该传感器与反馈控制连接，用于调整每个熔融喷射单元的操作以生产均匀的或受控性质（例如，厚度或基重）的织物。

在以上所说的第一个实施例中，所构制的该体系的模头组件有许多平行的流道以致可从分开的并列熔融喷射单元进行熔融喷射。同时对于模头的全长仅提供一个空气系统，聚合物挤出物来自每个单元，各单元含有一组线性的小孔，各组孔由其自身的正排量泵供料。因此，该模头系统就起多个并列熔融喷射单元的作用以形成单一的均匀的熔融喷射织物。每个熔融喷射单元形成一纵向的完整织物带。

在以上所说的第二个和优选的实施例中，提供探测器以监视每个织物带的物理性能（例如基重或厚度），而仪器则反馈一个信号至用来驱动每个熔融喷射单元泵的电机以维持每个带的控制性质大体上恒定。

本发明的分段模头已显示出能生产大的织物，在该织物的整个宽度上都具有极好的基重和厚度的均匀性。然而本发明的一个新特性是可以用来生产这样的织物，它在织物的整个宽度上都具有预先确定的基重和/或厚度的变量。这可以通过以不同的速率向并列的熔融喷射单元供料而简单地做到。以上第二实施例的反馈控制同样在这种操作模式中工作。

本发明的模头系统最好在每个单元中包括阀组件以断开至该单元小孔组的料流。

图1是根据本发明构制的熔融喷射系统的侧视图。

图2是图1所示系统的俯视图。

图3是沿图2中线3-3所取切平面的该系统一部分的放大截面图。

图4是图3所示齿轮泵的截面图，切平面是沿图3中线4-4所示。

图5是该系统模头顶部组件和阀执行元件的截面视图。

图6是图3所示模头组件沿其线6-6所取切面的截面视图。

图7是图1中线7-7标示的模头组件简化正视图。

图8是该系统的简图，从概念上图解该系统的供料反馈控制。

图9是用于熔融喷射系统泵组件的另一个实施例。

参见图1，根据本发明构制的熔融系统10包括许多熔喷单元，每个单元都包括模头组件11，泵组件12，泵歧管13，驱动轴14，电机16，电机控制17，和传感器组件18。驱动轴14也可以包括一电磁离合器15和联轴器26，热空气通过的管线20（每个管线20可以包括一个在管线上的加热器21）可被供至模头组件11的相对的侧面，而在模头组件11下方放置着一转动的收集器19以便接受熔喷的纤维。

在图2、6、7、8和9中，该系统的不同单元以不同的字母表示而各单元中上述的相应部分以相同的数字标记。例如，泵12A由电机16A通过轴14A驱动，泵12A将熔融聚合物加料至模头组件11的表示为11A的纵向部分（如下面详细叙述）。

尽管本发明是参照四个单元加以叙述的，但本发明设想可达到多个单元，范围从2至100，优选4～80，更优选4至50。

图1、3、4和5仅仅描述了熔喷单元中的一个或该系统的部件，而且在叙述中不用标记字母（即A-D）。然而，应当明白，每个熔喷单元都有和那些在图1、3、4和5中所描述的相应的部件，除非另外指出。

简单地说，参见图1和2，本发明的熔喷系统操作如下：熔融聚合物被运送至该装置穿过管23进入歧管22，该歧管22包含多个通道（如下面详细叙述），它们将熔融聚合物引导至每个泵组件12A-12D，再从那里至分开的模头组件11A-11D，在此处熔融物作为许多并列的长丝24被挤出。通过空气导管20将汇聚的热空气送至模头而与挤出的长丝24接触并将它们拉伸为微小尺寸的细丝或纤维。这些细丝或纤维以无规方式收集在收集表面19上形成无纺网状物25。（此处所用术语“细丝”和“纤维”是可互换的）。尽管该织物在外观上是整体的，实际上是由纵向的带条25A-25D组成的，它们分别是由单元11A-11D形成的。

用扫描器18监视并列的带条25A-25D，它测量每个带条的物理性质例如厚度或基重。扫描器18发送一信号至控制器17A-17D，其分别依次修改可变速电机16A-16D的操作，分别提高或降低聚合物通过量由此在每个带条之内和/或穿越织物25的宽度维持所选择的性能的均匀性。

本发明的系统10将参照以下的主要部件而加以详细叙述：模头组件，泵和歧管组件，驱动轴和电机，以及控制器。

模头组件

最好看图5，模头组件11包括一细长的模头体27，与模头体27底部相连接的模头端头组件28，以及多个阀组件29和每个模头组件中的一个单元11A-11D（如以下所述）。可用钢或钢合金加工模头体和模头部件，以及该系统的其它部分（它们要暴露在熔喷的高温下）。

模头体27在其内部形成有用于每个单元的贯穿聚合物流动通道30和31。通道30与泵歧管13中的聚合物流动通道成一直线（如以下所述），通道31在模头体27中垂直延伸，在模头体27的下面通出并作为模头体27的出口通道。在围绕出口通道31的凹口36中安装着一个插入物32。插入物32的露出的外端放置在凹口36的底部以提供一环状密封表面37，该表面与模头组件28的一个密封表面配合。插入物32在其内形成了一出口33，它由一环形阀座34和圆柱表面35围绕。歧管和模头体27可以装备电加热器（未显示）以便将聚合物加热并维持在所希望的温度从中穿过。

模头端头组件28由三部分构成：（1）传递板38，（2）模头顶部39，和（3）空气板41和42。传递板38可用螺栓43拧到模头顶部39的底面上而该组件再用螺栓43拧到模头体27上。

传递板38大体扩展到模头组件27的全部长度（参见图7）并在其内为每个熔融吹制单元11A-11D形成一聚合物通道44。该流动通道44从传递板38底面所形成的半圆形槽内通出，此槽与模头顶部39底面所形成的相似的槽结合限定一细长的腔室46。

模头顶部39在其内形成一个三角形横断面的鼻锥部分47，它用细长的法兰盘48和49在侧面连接。鼻锥部分47终止于顶点50，穿过该顶点钻有许多孔51（也可参见图7中51A-51D）。槽缝53将腔室46与孔51内部连通。该孔51沿顶点50排成一直线。最好是小孔51如图7中所示沿顶点50的长度等间隔设置。因而在收集器19上形成整体的单织物25。

传递板38的组件带有用螺栓拧在其上的模头顶部39，该组件用螺栓43穿过法兰48和49以及传递板38装到模头体27的底面上，环形密封表面37拧入并与传递板38的底面配合，在一O型密封圈的帮助下提供一流体密封。

空气板41和42安装在侧面板54和55上，它们本身也被固定到模头体27上。空气板41和42还可以包括装配座56和57，它们是可调节的，因此可允许伸缩和气隙设定的调整。调整螺栓58和59可允许调整伸缩。而调整螺栓60和61可允许调整气隙。

每个空气板41和42的内表面都是锥形的，并与三角形鼻锥部分47的侧表面配合，从而限定汇聚的空气通道62和63。面对的表面之间的空间优选作为气隙，空气通道62和63的上游空气通道64和65分别由模头顶部39的外形、传递板38、装配座56和57、模头体27和侧面板54和55限定，如图5所示。参看图6，空气管线20连接到每个空气板54和55的中间部分。

聚合物流动穿过每个模头组件单元经过模头体27的通道30和31，穿过插入物32，穿过传递板的通道44，进入腔室46，穿过通孔53，最后，穿过孔51;与此同时，空气从进口管线20穿过通孔一侧的通道64和62以及另一侧的通道65和63流入，在顶点50在挤出的长丝24的两侧面作为汇合空气薄层而排出。穿过熔喷单元11A-11D的平行流动参见图7。

尽管对本发明不是必需的，然而最好为每个熔喷单元11A-11D配备一台snut  off阀组件29（详示于图5）。对于每个单元的阀组件29包括一位于通道33中心并且与阀致动器69操作连接的杆71。对于每个单元的阀致动器包括一柱塞组件70，和一气动控制阀74。阀杆71穿过合适的密封件组件76伸进通道31终止于阀顶部77。安装在阀壳75中的柱塞72将其内部分为上部腔室75a和下部腔室75b。柱塞72可在阀壳75之内于开启位置（此时阀顶部77位于插入元件32的阀座34之上）和闭合位置（此时顶部77坐在表面34上由此切断聚合物穿过出口33的流动）之间移动。该阀通过控制阀74在开启和闭合位置之间移动，该控制阀可以是一电磁的两位四通阀。电控制78驱动和关闭控制阀74的电磁线圈。要打开聚合物流动出口33，将电磁线圈通电导致空气从控制阀74通过管线79流入腔室75b同时空气通过管线80从腔室75a排出。柱塞72和杆71向上移动打开出口33。柱塞72的向上运动受限于调整杆81。

致动器69在一般的断电位置时，控制阀74的电磁线圈被断电导致空气穿过管线80流入腔室75a同时空气通过管线79从腔室75b排出。弹簧82对闭合位置中的柱塞72及其与阀座34相接触的顶部77施加偏压。

阀致动器69的结构及操作在共同未决的美国申请（申请号599006，申请日1990年10月7日）中详述了，其所揭示的内容在此引作参考。

热空气由管线20送至模头组件11相对的两侧面，该管线可以包括一在管线上的空气电加热器21（见图1）。该加热器可与共同未决美国申请（申请号599006）结构相同。

如图7所示，模头体27，传递板38，模头顶部39，以及空气板41和42（部件39、41和42通常显示为模头的顶部组件28）具有相同的总长度，并横过于该排通孔51的总长。模头体27在具有整体结构的同时也可被看作是单独的并列部分27A～27D，这些部分设有流动通道30A-30D（图7未显示）和31A-31D，插入件32A-32D，和阀组件29A-29D（包括致动器69A-69D）。类似地，模头顶部组件28包括相连的腔室46A-46D，它们分别与模头体部分27A-27D对齐。穿过一个模头组件部分（例如28A）的通孔（例如51A）而挤出的聚合物来自腔室（例如46A）且与穿过通孔（例如51B-51D）的挤出聚合物是分开的。尽管通孔被分为几部分，然而横跨模头长度布置的通孔最好是均匀的，因此所生产的织物也是均匀的。

当聚合物流穿过该系统中的单独熔喷单元11A-11D时，仅仅提供一空气传送系统。空气流通过两条主通道，它们在前边所述的鼻锥部件47（见图5）的相对面上汇合。气流通道不被分配至各单元却大体上延伸至模头的整个长度。

泵和歧管组件

如图3所示，每个模头体部分27的聚合物流通道进口由泵12供料。来自每个单元泵12并流动至每个单元的聚合物由机头歧管22和泵歧管13中所形成的通道提供。聚合物被传送到机头歧管22中的通道83，它再将料流分配至机头歧管22的多个流动通道84上。歧管13在其内部形成一泵吸通道86，它与机头歧管通道84和泵12的入口对齐。泵出口通道87从泵12的出口延伸并与模头体27的进口通道30对齐。

如图6所示，聚合物由管线23流入机头歧管22并被机头通道83分配至通道84A-84D。聚合物通过通道86A～86D被分别加料至每个泵，并分别穿过通道87A-87D从泵12A-12D（见图2）分别排料至模头体进口通道30A-30D（图6中未示）和出口通道31A-31D。机头通道83可以配备多孔滤料90。

每个熔喷单元的泵12可以是任何排液变容泵，它提供的生产率正比于驱动轴旋转速率。如图3和4所示，优选的排液变容泵是一种齿轮泵，它包括键联到轴14上的驱动齿轮88和空转齿轮89。齿轮88和89被安装于一合适的外壳91中，它有端板92和93。外壳91限定了一腔室94，其中安装着齿轮88和89。歧管通道86和87分别通过口95和99将啮合齿轮相对面上的腔室94连通。因此当齿轮88反时针方向被驱动时（如图4所见）齿轮89被顺时针方向驱动。由此将从通道86、95进入的聚合物环绕齿轮周边通过出口99泵出而进入通道87。在此齿轮泵中可以使用传统的密封件和轴承。

驱动轴和电机

如图1和2所示，驱动轴14由可变速电机16通过齿轮箱96驱动。驱动轴14也可以包括一联轴器26和电磁离合器15。离合器15是安全装置如果泵12出现故障可防止电机损坏。输出轴14穿过齿轮箱96延伸终接在泵速传感齿轮97中。优选的电机是可变速的，且转速（RPM）输出在1500至2000之间。而且齿轮箱96的齿轮减速比为20∶1，传感器探头98例如接近开关或数字脉冲编码器被用来探测轴14的转速。这些装置都是可买到的。

电机16可以是各种设计和结构的电机。在本发明的装置中已被成功地证明的电机是由Baldor生产的。这种带齿轮减速箱的1725转/分的电机所提供的输出范围是0-104rpm。

控制

如前面所述，本发明的一个重要部分就是当网状物25被收集在收集器19上时用于监视其性质的传感装置18。尽管可以提供一台机内厚度计，例如由NDC系统销售的6100型Series  Basic  Scanning  System（串联式基础扫描系统），然而优选的监视器是基重监视器，例如由NDC系统销售的Gamma  Backscatter  Probe（γ反散射体探头）。

如图1和2所示，传感装置18包括安装在导轨102上的传感探测头101，它横移于网状物25的宽度。传感探测头101沿导轨移动扫描网状物25并探测其性质例如网状物厚度或网状物25的基重。图8所示为各种熔喷单元11A-11D根据探头101所探测的网状物的性质而进行操作的原理图。在本发明的优选实施例中，探头是γ反散射体探头（Compton  Photon  Backscatter）。来自很少放射性同位素的光子以正比于探头前面的网状物的质量（即每单位面积的重量或基重）而反散射。闪光探测器和电子探测器将光子单个尖峰信号转换为电信号，该电信号又通过电导体103被传送至已编程序的计算机，从而给与所检测到的各个网状物的带条25A-25D相对应的每个泵控制17A-17D发送信号，因此当探头101沿导轨102穿过带条25A而移动时，就接收到一个信号并将其传送至泵控制17A。该计算机也可以累积各信号的平均值从而代表穿过网状物带条25A的平均基重。当探头101继续沿带条25B移动时探头101以类似的方式发送信号至泵控制17B，等等。

检验该控制因而如果所监测的性质（例如基重）从预先确定的值而变化时，每个熔喷单元的电机所收到的信号就要被加以调整以改变其rpm并改变那个单元的齿轮泵的输出量。传感器98通过传感器齿轮97检测驱动轴14的rpm，并给控制器提供一信号用于控制电机rpm，由此自动地设定正确的泵速度和聚合物流动速率以达到所希望的网状物性质。

为实现所希望的功能而使用的探头，传感器、计算机和控制器可从各类公司（包括NDC系统）购买。然而，要注意，尽管NDC系统宣传了这些系统的工业应用（这包括流延或挤出片和膜，吹膜，橡胶和乙烯基涂料、组合物、管和筒、纸和膜，纺织品和无纺物），但是如本发明说明的和权利要求的该检测系统从未使用过，该系统在相当窄的纵向带条中检测无纺网状物的性质并相应修改该系统的输出。

组件

尽管在前面可能已叙述了几乎所有的熔喷系统构件的尺寸大小并结合了许许多多的编号，但下面仍标示出其典型和优选的范围。

宽范围  优选范围  最优选范围

(最佳模式)

模头长度(吋)  1-150  4-150  6-150

单元数量  2-100  4-80  4-50

单元长度(吋)  0.5-12.0  1-8  1.5-3.0

孔直径(吋)  0.010-0.080  0.010-0.040  0.015-0.030

孔数/吋  10-50  15-40  20-30

齿轮泵容量  1-20  2-12  4-10

(对于每个单元  磅/小时)

聚合物流动速率  1-20  2-12  4-10

(每单元  磅/小时)

聚合物流动速率  0.8-3  0.9-2  1.0-1.6

(每个通孔  克/孔/分钟)

空气间隙(吋)  .010-.200  .020-.150  .040-.120

设定的基座(吋)  .010-.200  .020-.150  .040-.120

空气容量(SCFM/吋)  5-30  10-25  15-20

根据本发明构制的模头组件的一个重要特性就是周期性操作。为了减小聚合物随阀关闭的蠕变，最好是在阀座和通孔出料口之间的体积为每时模头长度0.3CC，优选每吋模头0.2-0.3CC之间。

为了便于叙述，本发明的熔喷系统在叙述时已对设计作了一些简化。实际上，图解为整体的许多部件，例如模头体和歧管，是由便于组装的两或多件制成的。该系统还可以包括安全和操作保护的外壳或护罩。

操作

熔喷系统10的构件如图1、2和8组装。调节阀致动器69A-69D以提供所希望的行程（例如.100至.750吋）。

收集器19位于模头出口以下大约5至15吋距离之内，探头101，根据制造厂家的说明，位于收集器19上方。最好将探头放置在位于最早收集纤维的收集器19的下游区域4至24吋之处，尽管这不是关键性的。调整计算机以便对所监视的网状物性质（例如厚度或基重）提供控制。在基重控制的情况下，标准值是5-100克/m²。

系统10可由一台挤出机以传统的联接方式喂料或者由聚合物传送系统供料，如美国专利申请447930号（1989年12月8日申请）所述。

任何能被用来进行熔喷的聚合物都可以使用。典型的熔喷网状物的树脂包括宽范围的聚烯烃例如丙烯和乙烯的均聚物和共聚物。特定的热塑性塑料包括乙烯丙烯酸共聚物，尼龙、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯），聚三氟一氯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、有机硅硫化物，和聚（对苯二甲酸乙二醇酯）、沥青以及上述物质的混合物。优选的树脂是聚丙烯。以上所列并不意味着限制，因为可以继续发展新的和改进的熔喷热塑性塑料树脂。

熔喷系统的操作温度当然要取决于所用的树脂，但对于PP（MFR＝800），其操作温度如下：

聚合物温度  475～520°F

空气温度  500～750°F

纤维24在收集器19上汇集形成网状物25，它在探头101下通过。网状物的移动速度是每分钟10至300呎。沿导轨102运动的探头101在大约3-5秒内扫描网状物25的“60”总宽度的每个带条25A-25D。当检测到的网状物带条的基重变化并且假如超出控制范围（+0.5%-1%），则对于该带条的电机16的速度和齿轮泵12的速度就要随之而改变以使基重符合于该控制值。例如，假如基重控制水平是10克/m²，而测得网状物带条25B的基重为9.87克/m²，则要提高电机16B的速度并由此提高泵12B的速度从而提高熔喷单元11B的聚合物生产量。这样就提高了为形成带条25B而铺设的纤维的量从而提高了基重。

在关闭该系统的操作时，驱动阀组件29A-29D关闭每个熔喷单元11的出口33，从而防止了蠕变。如果通孔堵住了，则用于含已被堵塞了通孔的单元的阀致动器69可用手动操作。阀杆71伸入插入物32并与其圆柱表面35紧密相符合，它作为一个柱塞产生一压力或体积脉冲或脉动流经下游的通孔51，从而去除通孔51中的堵塞物或残余物或使通孔51放料。

实验

按图中所描述的以及以上所叙述的最佳模式的部件制造熔喷系统10。该系统有四个单元并使用一台挤出机来提供熔融聚合物，该系统生产6吋宽的网状物，并用一台监视器（NDC  Gamma  Backscatter  Probe）来测定网状物的基重，将其控制在15克。横跨网状物宽度的基重变化是+.95%，这表示高质量的网状物。

比较实施例

如以上所强调的，根据本发明所构制的系统10的一个主要优点就是模头含有多个并列放置的横向熔喷单元，而每个单元都配置着分开的泵装置和聚合物流动通道。在前面所述的实施例中，泵装置是单独控制的，因此采用对网状物性质（例如厚度和基重）的变化敏感的正排量泵。在此处所述的比较实施例中，所构制的模头组件11也起到以上所述的多个横向并列的熔喷单元的作用且也配置了单独的齿轮泵12。然而，在此比较实施例中，各齿轮泵12是以相同的轴或相同的速率被驱动，因此每个熔喷单元的产量的确是相同的，这种结构保证送至每个单元及从它挤出的聚合物速率与其它单元的聚合物速率完全一样。这就在横跨网状物的宽度产生一均匀的聚合物产量，生产出均匀的网状物，这对于生产宽网状物的长模头来说，网状物的模头11就成为重要因素。

在本例中，最重要的是每个熔喷单元11A-11D的长度不大于3吋，优选在0.5至2吋之间。如上所述每个单元每吋配置20-30个通孔51。

在此比较实例中的模头组件11A-11D和空气传送系统以及阀组件29A-29D可与以上所述的以及图1和5中所图解的那些组件相同。此实施例相对于模头组件11之间的唯一区别就是从齿轮泵12出来的流动通道。

参见图9，比较实施例包括多个以叠加关系排列的齿轮泵，图示为110A至110D。每个齿轮泵包括一驱动齿轮111A-111D，它们分别与空转齿轮112A-112D啮合。驱动齿轮111A-111D安装在驱动轴14上，轴14由电机16驱动，其取向如图1所示。因此，所有的齿轮110A-110D都由轴14驱动。每个齿轮泵110A-110D都分别有聚合物加料通道113A-113D，和出口流动通道114A-114D。每个齿轮泵出口流动通道114A-114D都分别与在模头体27内形成的流动通道116A-116D对齐。流动通道116A-116D将聚合物分别传送到模头体27内的流动通道31A-31D，这可与前面所述的相同。聚合物被传送至每个泵110A-110D，穿过通道113A-113D，穿过歧管115和116。

就像在图1和2所示的实施例的情况，图9所示的实施例使聚合物平行于每个齿轮泵110A-110D流动并从该泵处流到每个熔喷单元11A-11D。

此比较实施例优先于先有技术系统的主要优点就是正排量泵，它具有相同的尺寸并由一根轴14以相同的转速驱动，保证至每个单元的流量均相等因而由多个相当短的单元生产的网状物是均匀的。注意，先有技术的模头需要一衣架式平衡机头，以便将来自一单一聚合物入口的聚合物传送至模头的整个宽度。先有技术的结构对于短模头工作良好但对于长模头模头中心至模头外部和通孔的聚合物的摩擦损失不同，因而必然会产生不均匀流动和网状物的非均匀性。此外，衣架式模头是形状复杂的需要昂贵的加工。

为了实现每个熔喷单元的均匀输出只需要将泵的输出分开并以相同的速率。然而泵的抽吸管线可以是一般的。例如，由Zenith  Nichols生产的齿轮泵，它被描述为4流、6齿轮H型泵，它包括两个独立的泵单元。每个单元都含有一个驱动齿轮和两个相同的空载齿轮，因此其作用是两个泵在吸口混合液流但在排料处分离液流。由于所驱动的齿轮驱动两个空载齿轮，它们同时又以相同的转速啮合，因此每个单元的产量都是相同的。因此该组件用6个齿轮产生四个输出，其中两个齿轮由相同的轴驱动。由一个齿轮驱动4个和8个空载齿轮的组件也是适用的。

在此替代设计中可用的聚合物和操作可与前述的相同，只是未配置传感器，因此横跨模头长度的产量是不能改变的。

Claims (20)

1、一种熔融喷射单元，它包括：

(a)模头组件，它配置有许多以并列关系布置的熔融喷射单元，每个熔融喷射单元有在其内形成的聚合物流动通道和细长的模头顶部单元，它带有许多在其内形成并成一排布置的通孔，该模头顶部单元延伸不超过12时，每个模头顶部单元的通孔排与其它模头顶部单元的通孔排以头尾相连的关系对中；所有模头顶部的通孔挤出的聚合物长丝形成单一的整体网状物；传送装置，它将汇合的空气传送至模头顶部单元的相对侧面，从而与从通孔挤出的聚合物长丝接触；

(b)每熔融喷射单元的旋转正排量泵，用于将熔融聚合物传送至每个所说的单元的聚合物流动通道；

(c)用于将熔融聚合物传送至每个泵的装置；以及

(d)用于使各回转泵在大体相同的转速旋转的装置，由此使熔融聚合物传送至各熔融喷射单元的流动速率也大体相同。

2、如权利要求1限定的系统，其中所有单元的通孔都以每吋10～50个通孔的均匀间隔配置。

3、权利要求1的系统，其中回转泵是齿轮泵并具有大体相同的泵容量。

4、权利要求1的系统，其中转动泵的装置包括驱动轴和转动该轴的电机，并且其中所有的齿轮泵均由所说的轴驱动。

5、权利要求1的系统，其中模头组件配置有2～100个熔融喷射单元以及每个单元一台回转泵。

6、权利要求1的系统，其中模头顶部组件为6～150吋长，且每个单元为1-8吋长。

7、用于将熔融聚合物熔融喷射形成微小尺寸纤维的系统，它包括：

（a）细长的模头体，在其内部有形成的第一和第二聚合物流动通道;

（b）模头顶部组件，它安装在所说的模头体上并有（ⅰ）一模头顶部，其配置有形成在其内的第一组和第二组通孔，它们排列成一线，还有第一和第二流动腔室，它们分别与所说的第一和第二模头体流动通道流体联通，将聚合物分别分配到第一和第二组通孔中的通孔内;

（c）将汇集的空气层传送至每个所说的通孔每侧上的装置;

（d）安装在模头体上的第一和第二回转式正排量泵，它们将熔融聚合物分别泵送至第一和第二流动通道;

（e）将熔融聚合物分别传送至第一和第二泵的装置;

（f）分别用于驱动第一和第二泵的第一和第二可变速电机;

（g）用于接收分别从第一和第二组通孔挤出的长丝并作为第一和第二带条的收集器;以及

（h）用于检测收集器上收集到的分别于第一和第二带条中的长丝的性质的检测装置，所说的第一和第二可变速电机被有效地连接到检测装置上以便根据所检测到的第一和第二带条的性质与预先确定的控制值的偏差分别改变第一和第二泵的转速和生产量。

8、一种熔融喷射系统，包括：

（a）模头体，具有许多平行的从入口延伸至出口的聚合物流动通道，

（b）安装在模头体上的许多回转式正排量泵，每台泵都适于将熔融聚合物传送至独立的聚合物流动通道入口;

（c）安装在模头体上的细长模头顶部组件并且带有（ⅰ）在细长顶点处收尾的鼻锥件，（ⅱ）在顶点处形成的一排并以许多纵向组排列的多个通孔，（ⅲ）与模头体聚合物流动通道对中的单独的流动通道;和（ⅳ）与所说的鼻锥件相联合在一排通孔的相对侧面限定汇合空气流动狭槽的装置，所说的空气狭槽大体上在鼻锥件顶点的整个长度延伸;

（d）传送空气至空气槽的装置;

（e）传送熔融聚合物至每个泵的装置;

（f）旋转每个泵的电机，从而将熔融聚合物从每台泵穿过聚合物流动通道泵送至模头体中，并穿过模头顶部组件中的流动通道，然后穿过通孔组而被挤出;以及

（g）收集穿过通孔而挤出的聚合物的移动收集器并在其上形成网状物。

9、如权利要求8限定的系统且更进一步包括（ⅰ）沿网状物宽度监视其物理性质的监视器（ⅰ），所说的性质选自网状物厚度、基重和密度，和（ⅱ）对监视器敏感的有效控制，可为响应监视到的物理性质而改变所说的电机的转动。

10、权利要求8的熔融喷射模头组件其中用于转动每个泵的装置是独立的可变速电机，而且其中模头组件进一步包括控制装置，用于在预定的速度转动每台泵，由此可以控制穿过每组通孔的料流。

11、权利要求10的熔融喷射模头组件其中控制装置用于提供大体相同的各台泵的转速从而使穿过各通孔组的聚合物流动大体相同。

12、权利要求10的熔融喷射模头组件其中控制装置可为至少两台泵的旋转提供预先确定的但不相同的速度于是由所说的泵喂入的通过两个有关的通孔组的聚合物流动速率是不同的。

13、权利要求9的熔融喷射模头组件其中每台泵是齿轮泵而驱动装置是可变速电机。

14、权利要求9的模头组件其中模头组件进一步包括一个阀，该阀在泵和模头顶部出口之间的每个聚合物流动通道中以及用来选择性打开和关闭所说阀的装置。

15、权利要求14的模头组件其中阀装置包括阀杆和所形成的阀插入物，由此阀杆进入到插入物的运动就产生足够数量的压力脉冲以从其下游的通孔清除残留的聚合物。

16、一熔融喷射组件，含有

（a）熔融喷射模头，它有许多形成在内部的并列单元，每个单元都适于从其中挤出许多长丝;

（b）用于收集长丝作为一整体网状物的移动式收集器，每组长丝形成网状物中的一个带条，因此该网状物含有许多并列的纵向带条;

（c）传送熔融聚合物至熔融喷射模头的每个单元的泵;

（d）安装在上述收集器上用于监视网状物中每根带条物理性质的装置，所说的性质选自厚度，基重和密度;以及

（e）有效连接到监视装置上的控制装置，用于根据监视装置而控制每个泵的聚合物产量，由此将每根带条的物理性质控制到预定值。

17、一种熔融喷射熔融聚合物的方法，包括：

（a）从许多通孔组中挤出熔融聚合物形成一排长丝;

（b）用空气将该长丝吹至移动的收集器上形成许多并列的网状物带条，它包括缠结的微小尺寸的长丝，每个所说的带条是由从独立的通孔组挤出的长丝形成的，并在收集器的运动方向上延伸;

（c）监视收集器上每根带条的物理性质，所说的性质选自厚度，基重和密度;

（d）根据监视步骤而控制每个通孔组的聚合物通过速度，以维持每根带条的性质大体为预定的数值。

18、如权利要求17所限定的方法其中从2至100个通孔组中挤出的聚合物分别形成2至100并列的带条，它们结合在一起形成一整体网状物。

19、如权利要求17所限定的方法其中性质是基重（克/米²），监视步骤是由电子传感器直接作用在每根带条上并产生一个与基重成正比的输出。

20、如权利要求19所限定的方法，其中对每个通孔的控制被适当地调整当监视到的由所说通孔组出来的长丝形成的带条的基重低于预定水平时就提高聚合物流速，当监视到的基重高于预定水平时就降低所说通孔组的聚合物流速。

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