DE68913711T2

DE68913711T2 - Process for the production of composite fleece and device for meltblown spinning thereof.

Info

Publication number: DE68913711T2
Application number: DE1989613711
Authority: DE
Inventors: Peter Gerhard Buehning
Original assignee: Accurate Products Co
Current assignee: Accurate Products Co
Priority date: 1989-01-11
Filing date: 1989-01-11
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: DE68913711D1

Description

Diese Erfindung betrifft das Schmelzblasen von Kohlenstoff-Fasern und thermoplastischen Fasern und im besonderen eine verbesserte Schmelzblasdüse, ihre Halterung und ihre Verwendung zur gesteuerten Heißgasstrom-Verfeinerung bzw. Dämpfung feiner Kohlenstoff-Fasern und thermoplastischer Fasern.This invention relates to the meltblowing of carbon fibers and thermoplastic fibers and, in particular, to an improved meltblowing nozzle, its support and its use for controlled hot gas stream refinement or attenuation of fine carbon fibers and thermoplastic fibers.

Background of the invention

Kohlenstoff- und Graphitfasern werden gegenwärtig durch das Extrudieren von geschmolzenen kohlehaltigen Materialien durch feine Extrusionslöcher hergestellt und zu feinen Fasern oder Spinnfäden gesponnen. Die Spinnfäden bzw. Filamente werden anschließend stabilisiert, d.h. durch eine Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre unschmelzbar gemacht und dann in einer inerten Atmosphäre wärmebehandelt, um sie in Kohlenstoff- oder Graphitfasern umzuwandeln.Carbon and graphite fibers are currently manufactured by extruding molten carbonaceous materials through fine extrusion holes and spinning them into fine fibers or filaments. The filaments are then stabilized, i.e. made infusible by heat treatment in an oxidizing atmosphere and then heat treated in an inert atmosphere to convert them into carbon or graphite fibers.

Auf die gleiche Weise werden thermoplastische Fasern zu Matten, Vorgarnen und anderen Ausbildungen durch das Extrudieren eines geschmolzenen Thermoplastes durch feine Extrusionslöcher und das Beblasen des Extrudats mit Luft hergestellt. Bezüglich der Formung und der Steuerung der Luftzuführung sowie beim Aussteuern der Temperatur des geschmolzenen thermoplastischen Harzes und der Luft ist man auf viele Probleme gestoßen.In the same way, thermoplastic fibers are formed into mats, rovings and other formations by extruding a molten thermoplastic through fine extrusion holes and blowing the extrudate with air. Many problems have been encountered in molding and controlling the air supply as well as controlling the temperature of the molten thermoplastic resin and the air.

Das Spinnen von Kohlenstoff- oder Graphitfasern erfordert die Verwendung eines sauerstoffreichen (Luft) heißen Gases zum Abziehen der Fasern bzw. Filamente von einer Extrusionsdüse, um Fasern von sehr kleinem Durchmesser, bis zu 2 um, herzustellen. Der Sauerstoff durchdringt die geschmolzenen Fasern und wird eingeschlossen, wenn die Fasern abkühlen. Die Anwesenheit von Sauerstoff in den einzelnen Fasern hilft beim Stabilisieren der Fasern in den nachfolgenden Stufen des Verfahrens. Geschmolzenes Faservorläufer-Harz bzw. -Pech wird, von einem geeigneten Tank angeliefert, unter Druck durch die Betätigung einer geeigneten Pumpe durch eine Düse zugeführt. Das geschmolzene Harz bzw. Pech wird durch Düsenöffnungen, wie eine Reihe von vertikal lateral beabstandeten Löchern in einer Schmelzblasdüse, in den sauerstoffreichen Strom hinein ausgepreßt. Die komprimierte Luft prallt durch schräge Schlitze gegen das extrudierte Harz- bzw. Pech-Material, um eine Vielzahl von feinen Pechfasern auszubilden. Die Düsenspitze ist von dreiekkigem Querschnitt, mit nach unten und innen gerichteten und entgegengesetzt ausgerichteten abgeschrägten Wänden, die in eine dreieckig ausgebildete Öffnung eingepaßt sind, welche durch entgegengesetzte Verdünnungs-Luftkanäle ausbildende Luftplatten oder Luftlippen definiert wird. Das geschmolzene Pech durchfließt die Düsenöffnungen und kommt, wenn es von diesen ausgegeben wird, mit den Strömen des heißen Gases hoher Geschwindigkeit in Kontakt, welche im Winkel so durch die schrägen Schlitze strömen, daß sie sich gerade unter den Düsenöffnungen kreuzen. Die Luftströme verfeinern bzw. dämpfen die geschmolzenen Pechfasern und ziehen sie herunter auf einen Durchmesser, der bedeutend kleiner ist als der Durchmesser der Vielzahl der Düsenöffnungen in der Düsenspitze.Spinning of carbon or graphite fibers requires the use of an oxygen-rich (air) hot gas to draw the fibers or filaments from an extrusion die to produce fibers of very small diameter, down to 2 µm. The oxygen permeates the molten fibers and becomes trapped as the fibers cool. The presence of oxygen in the individual fibers helps stabilize the fibers in subsequent stages of the process. Molten fiber precursor resin or pitch, supplied from a suitable tank, is fed under pressure through a die by the operation of a suitable pump. The molten resin or pitch is extruded into the oxygen-rich stream through die orifices, such as a series of vertically laterally spaced holes in a meltblowing die. The compressed air impinges through oblique slots against the extruded resin or pitch material to form a multitude of fine pitch fibers. The nozzle tip is of triangular cross-section, with downward and inward directed and oppositely directed bevelled walls fitted into a triangular shaped opening which is connected by opposing dilution air channels forming air plates or air lips. The molten pitch flows through the nozzle orifices and, as it is discharged from them, comes into contact with the streams of high velocity hot gas which flow through the oblique slots at an angle so that they cross just below the nozzle orifices. The air streams attenuate or attenuate the molten pitch fibers and draw them down to a diameter considerably smaller than the diameter of the plurality of nozzle orifices in the nozzle tip.

Beim Halten des Pechs auf einer einheitlichen Temperatur entlang der Länge der Düse ist man wegen der mehreren hundert Extrusionslöcher in der Düsenspitze auf Probleme gestoßen. Die Verwendung von Luftströmen für Spinnfadenverfeinerungszwecke hat in manchen Fällen das Aufrechterhalten einer einheitlichen und eingestellten Temperatur und die Extrusion des Pechs unter Druck durch eine Vielzahl von, durch feine Löcher geschaffenen Mündungen im Düsenkopf, die sich zum Scheitel der Düsenspitzennase hin öffnen, sehr nachteilig beeinflußt. Das Vorhandensein der Luftströme neigte dazu, zur Ansammlung des Pechs (Pitch) an der Spitze der Schmelzblasdüse zu führen, wobei der Verdünnungs-Luftstrom gestört wurde.Problems have been encountered in maintaining the pitch at a uniform temperature along the length of the die due to the several hundred extrusion holes in the die tip. The use of air jets for filament attenuation purposes has in some cases had a very detrimental effect on maintaining a uniform and controlled temperature and extruding the pitch under pressure through a multitude of fine hole-created orifices in the die head opening toward the apex of the die tip nose. The presence of the air jets has tended to cause the pitch to build up at the tip of the meltblowing die, disrupting the dilution air flow.

Es sind Anstrengungen unternommen worden, die Schmelzblasdüsen zu verbessern, um den Faser- oder Spinnfaden- Abziehprozeß zu vereinfachen. Das US Patent 3,825,380 ist auf eine Düse mit einer speziellen Nasenkonfiguration von dreieckigem Querschnitt gerichtet und besonders zum Schmelzblasen von sehr feinen Fasern geeignet, wobei die Ausgestaltung der Schmelzblasdüse Toträume an der Kante der Verbindung von zwei Seiten des Dreiecks der Düsenspitzennase beseitigt, wo die Mündungen sich am Scheitelende der Schmelzblasdüse öffnen.Efforts have been made to improve melt blowing nozzles to reduce the fiber or spun thread US Patent 3,825,380 is directed to a nozzle with a special nose configuration of triangular cross-section and particularly suitable for meltblowing very fine fibers, wherein the design of the meltblowing nozzle eliminates dead spaces at the edge of the junction of two sides of the triangle of the nozzle tip nose where the orifices open at the apex end of the meltblowing nozzle.

Das US-Patent 4,285,655, welches auf eine kleiderbügelförmige Düse (coathanger die) gerichtet ist, verwendet eine Formel, worin der Radius des (Rohr-)Verteilers an seinem Einlaß unter Inbetrachtziehung der Fließcharakteristika der Harzschmelze gewählt wird, um eine niedrige Schmelzegeschwindigkeit am Einlaß für die unter Druck zu der Vielzahl von weit von diesem Einlaß entfernten Extrusionsmündungen geführte Schmelze, zur Verfügung zu stellen.US Patent 4,285,655, which is directed to a coathanger die, uses a formula in which the radius of the manifold at its inlet is chosen taking into account the flow characteristics of the resin melt in order to provide a low melt velocity at the inlet for the melt fed under pressure to the plurality of extrusion orifices located far from that inlet.

Das US-Patent 4,295,809 stellt zur Steuerung des Flusses des auf jeder Seite der Düsennase durch Luftschlitze ausgeblasenen erwärmten Gases einen Mechanismus zur Verstellung der Luftlippen relativ zur im Querschnitt dreieckigen Düsenspitzennase zur Verfügung. Einstellungen werden über geeignete Abstandsstücke der Rückstellung der unteren Fläche der Luftlippen relativ zum Kreuzungspunkt der schrägen Oberflächen der Düsenspitze sowie die Lücken zwischen den Luftlippen und der Düsenspitze selbst gemacht, durch welche die doppelten Luftströme zur Kreuzung stromabwärts der Löcher von kleinen Durchmessers strömen, durch die die Schmelze ausgepreßt wird.US Patent 4,295,809 provides a mechanism for adjusting the air lips relative to the triangular cross-section nozzle tip nose to control the flow of heated gas discharged through air slots on each side of the nozzle nose. Adjustments are made by adjusting the distance between the lower surface of the air lips relative to the intersection of the inclined surfaces of the nozzle tip and the gaps between the air lips and the nozzle tip. made by ourselves, through which the double air streams flow to the intersection downstream of the holes of small diameter through which the melt is pressed out.

Obwohl diese Patente einige Versuche zur Verbesserung des Betriebs der Schmelzblasdüse und zur Erzeugung von einheitlichen schmelzgeblasenen Spinnfäden bzw. Filamenten ohne Verstopfung oder Stockung der diesselben produzierenden Schmelzblasendüse darstellen, bestehen in der Industrie weiterhin Probleme, im besonderen da, wo das Schmelzematerial eine relativ hohe Erweichungstemperatur hat.Although these patents represent some attempts to improve the operation of the meltblowing die and to produce uniform meltblown filaments without clogging or blocking the meltblowing die producing them, problems continue to exist in the industry, particularly where the melt material has a relatively high softening temperature.

Es ist wünschenwert, ein verbessertes Verfahren zur Ausformung thermoplastischer Verbundvliesmaterialien (non-woven) mit gesteuerter Gleichförmigkeit oder Ungleichförmigkeit, je nach Wunsch des Betreibers, zur Verfügung zu stellen.It is desirable to provide an improved process for forming thermoplastic composite nonwoven materials with controlled uniformity or non-uniformity, depending on the operator's preference.

In der WO 87/04195 ist eine Schmelzblasdüse und eine (Rohr-)Verteilerrahmen-Anordnung offenbart, die derjenigen, die im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sehr ähnlich ist. Die Verwendung dieses Apparates aus dem Stand der Technik stellt einen Prozeß zur Verfügung, welcher die Basis für den aus dem Stand der Technik bekannten Teil des Anspruchs 1 bildet. Die vorliegende Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert wird, ist besonders auf das Schmelzblasen eines thermoplastischen Polymers gerichtet, welches wesentlich andere Probleme mit sich bringt, die verglichen mit dem Schmelzblasen von Pech (pitch) eine bessere Steuerung der Betriebsmerkmale erfordern. Im einzelnen beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit den Problemen von heißblasenden thermoplastischen Polymeren, z.B. um eine Verbundvlies-Bahn (non-woven-Bahn) zu erzeugen, wobei eine spezielle Steuerung der Luftströmung benötigt wird, um die absolute Gleichförmigkeit der Luftströmung entlang der vollen Länge des Düsenkörpers zu gewährleisten, wobei diese Steuerung durch die gesteuerte Zuführung von Luft in die Luftkammer unterstützt wird, von welcher sie über Strömungsverteilungseinrichtungen zum Verwendungspunkt geführt wird.In WO 87/04195 a melt blowing nozzle and manifold assembly is disclosed which is very similar to that used in the process of the present invention. The use of this prior art apparatus provides a process which forms the basis for the prior art part of claim 1. The present invention as defined in claim 1 is particularly directed to melt blowing a thermoplastic Polymers which present substantially different problems requiring better control of operating characteristics compared to melt blowing pitch. In particular, the present invention addresses the problems of hot blowing thermoplastic polymers, e.g. to produce a composite non-woven web, where special control of the air flow is required to ensure absolute uniformity of the air flow along the full length of the die body, which control is assisted by the controlled supply of air to the air chamber from which it is directed to the point of use via flow distribution means.

Short description of the drawings

Fig. 1 ist eine Aufsicht auf einen Luft(Rohr-)verteilungsrahmen und eine Schmelzblasdüsen-Anordnung, welche dazu verwendet werden kann, das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auszuführen.Figure 1 is a plan view of an air distribution frame and meltblowing nozzle assembly which can be used to carry out the method of the present invention.

Fig. 2 ist eine vertikale Querschnitts-Teilansicht der Schmelzblasdüse der Fig. 1, abgenommen an der Linie 2-2.Fig. 2 is a partial vertical cross-sectional view of the meltblowing nozzle of Fig. 1 taken along the line 2-2.

Fig. 3 ist eine vertikale Querschnitts-Teilansicht der Schmelzblasdüse der Fig. 1, abgenommen an den Linien 3-3.Fig. 3 is a partial vertical cross-sectional view the meltblowing nozzle of Fig. 1, taken along lines 3-3.

Fig. 4 ist eine vertikale Querschnitts-Längsansicht der Schmelzblasdüse an der vertikalen Verbindungs- bzw. Grenzfläche der Düsenkörper-Hälften.Fig. 4 is a vertical cross-sectional longitudinal view of the meltblowing nozzle at the vertical interface of the nozzle body halves.

Fig. 5 ist eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Schmelzblasdüse, die die Verbindungen und die Justierung zwischen den Hälften des Düsenkörpers und der Bauteile der Luftablenkungs- Anordnung und seiner Luftplatten zeigt.Fig. 5 is a partially broken away side view of the meltblowing nozzle showing the connections and adjustment between the halves of the nozzle body and the components of the air deflection assembly and its air plates.

Description of the preferred embodiment

Anfangs wird auf die Fig. 1 Bezug genommen. Dort sind ein Luft(Rohr-)verteilungsrahmen und eine Schmelzblasdüsen-Anordnung dargestellt, die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet sind und zwei Hauptbauteile aufweisen, einen insgesamt mit 12 angedeuteten Luft(Rohr-)verteilerrahmen und eine verbesserte Schmelzblasdüse 14 zum Harz- bzw. Pechspinnen feiner Filamente bzw. Fasern aus kohlehaltigem Material hoher Erweichungstemperatur, welches die nachfolgende Umwandlung zur Kohlenstoff- oder Graphitform zuläßt.Reference is initially made to Fig. 1. Therein is shown an air (pipe) distribution frame and melt blowing nozzle assembly, designated as a whole by 10, comprising two main components, an air (pipe) distribution frame, indicated as a whole by 12, and an improved melt blowing nozzle 14 for resin or pitch spinning fine filaments or fibers from carbonaceous material of high softening temperature, which allows subsequent conversion to the carbon or graphite form.

Die Schmelzblasdüse 14 trägt Luft(Rohr-)verteiler 16 starr an jeder ihrer Seiten. Die Schmelzblasdüse 14 ist starr durch Montageblöcke 18 integral mit diametral gegenüberliegenden Rahmenbauteilen 19 in der Mitte des Rahmens 12 montiert, wobei die Schmelzblasdüse 14 an ihren Enden integral mit dem Rahmen 12 mit der Blöcke 18 verbolzt oder verschraubt ist.The melt blowing nozzle 14 carries air (pipe) distributor 16 rigidly at each of its sides. The meltblowing nozzle 14 is rigidly mounted by mounting blocks 18 integrally with diametrically opposed frame members 19 in the center of the frame 12, the meltblowing nozzle 14 being bolted or screwed at its ends integrally with the frame 12 to the blocks 18.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, wird die Schmelzblasdüse 14 hauptsächlich durch einen maschinell bzw. spanabhebend bearbeiteten metallischen Düsenkörper ausgebildet, der in seiner Gesamtheit mit 20 angedeutet ist und zwei spiegelbildliche Körperhälften 22 aufweist, die an ihren Seiten aneinander stoßen. Rechtwinklige parallelflache (Parallelpiped) Luftkammern 24 sind mit den äußeren Seiten der Düsenkörperhälften 22 verbolzt oder verschraubt. Die Funktion des Düsenkörpers 20 ist es, geschmolzenes Pech bzw. Harz durch eine auf einer Linie liegende Reihe eng beabstandeter sehr kleiner Extrusionslöchern in der Düsenspitze der Schmelzblasdüse 14 auszupressen, wobei die Extrusionen durch einen Inertgasstrom verdünnt werden, wie z.B. Luft, welche auf das extrudierte Material trifft, wenn es die Spitze der Schmelzblasdüse verläßt. Das Fasern bildende ausgepreßte Material wird durch die Luftströme, die von gegenüberliegenden Seiten auf das Material treffen, nach außen und weg von den Extrusionslöchern kleinen Durchmessers in der Düsenspitze gezogen.As shown in Fig. 1, the meltblowing nozzle 14 is formed primarily by a machined metal nozzle body, indicated in its entirety at 20, having two mirror-image body halves 22 abutting at their sides. Rectangular parallelpiped air chambers 24 are bolted or screwed to the outer sides of the nozzle body halves 22. The function of the nozzle body 20 is to expel molten pitch through an in-line series of closely spaced very small extrusion holes in the nozzle tip of the meltblowing nozzle 14, the extrusions being diluted by a stream of inert gas, such as air, which strikes the extruded material as it leaves the tip of the meltblowing nozzle. The extruded material forming fibers is drawn outward and away from the small diameter extrusion holes in the die tip by the air currents hitting the material from opposite sides.

Ein komprimiertes Inertgas, wie z.B. Luft, wird dem Inneren der Luftverteiler 16 aus Quellen, die durch die Pfeile 28 angedeutet sind, über Schlauch- oder Rohr- Anschlußstücke 30 an einem Ende jedes zylindrischen Luftverteilers 16 zugeführt. Die gegenüberliegenden Enden der Luftverteiler sind durch Endkappen 32 abgeschlossen. Die komprimierte Luft innerhalb des Luftverteilers wird aus dessen Inneren durch in ihrer Gesamtheit mit 26 angedeuteten Rohrkupplungen abgelassen, die sich an einem Ende 26a zu gegenüberliegenden Enden der Luftkammern 24 öffnen. Die Rohrkupplungen 26 weisen einen gewellten Mittelrohrabschnitt 26b auf, der sich an jedem Ende starr an hohle Metallrohre anschließt, um auch bei geringer axialer Ausdehnung und Kontraktion als Resultat von Temperaturänderungen fluiddichte Verbindungen zu gestatten. Die gegenüberliegenden Enden 26c der Rohrkupplungen sind an die Enden der Luftkammern 24 montiert und öffnen sich zu deren Inneren. Die Luftkammern 24 haben diesselbe Länge wie der Düsenkörper 20.A compressed inert gas, such as air, is supplied to the interior of the air manifolds 16 from sources indicated by arrows 28 through hose or pipe fittings 30 at one end of each cylindrical air manifold 16. The opposite ends of the air manifolds are closed by end caps 32. The compressed air within the air manifold is vented from the interior thereof through pipe couplings, indicated as a whole at 26, which open at one end 26a to opposite ends of the air chambers 24. The pipe couplings 26 have a corrugated central pipe section 26b which rigidly connects to hollow metal pipes at each end to allow fluid-tight connections even with slight axial expansion and contraction as a result of temperature changes. The opposite ends 26c of the pipe couplings are mounted on the ends of the air chambers 24 and open into the interior thereof. The air chambers 24 have the same length as the nozzle body 20.

Diametral gegenüberliegende Montageflansche 34 befestigen die Enden des Düsenkörpers 20 durch Schrauben 35 starr an den Blöcken 18. Die Blöcke 18 legen integral mit dem Rahmen 12 die Position der Schmelzblasdüse 14 für die Verwendung fest, während sie ihren einfachen Ausbau zur Wartung oder zum Austausch erlauben. Weiterhin vereinfachen Rohrkupplungen 26 bei einer solchen Wartung oder beim Austauschen die Entfernung der integrierten Luftkammern 24 von den Luftverteilern 16.Diametrically opposed mounting flanges 34 rigidly attach the ends of the nozzle body 20 to the blocks 18 by bolts 35. The blocks 18, integral with the frame 12, fix the position of the meltblowing nozzle 14 for use while allowing its easy removal for maintenance or replacement. Furthermore, pipe couplings 26 facilitate removal of the integral Air chambers 24 from the air distributors 16.

Die Düsenkörper-Hälften 22 aus spanabhebend bearbeitetem Metall umfassen, worauf hier später noch eingegangen wird, eine Reihe von längs beabstandeten vertikalen Löchern oder Bohrungen 38, in denen Heizpatronen angeordnet sind, um das durchfließende Pech (pitch) geschmolzen zu halten und sicherzustellen, daß die kohlehaltigen Fäden bzw. Filamente von den Extrusionslöchern der Düsenspitze extrudiert werden. Zusätzlich ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein kreisförmiger zylindrischer vertikaler Pecheinlaßkanal oder ein Loch 42 an der Mittellinie 44 des Düsenkörpers 20 ausgebildet, die durch die miteinander verbundenen Seitenwände der Düsenkörper- Hälften 22 definiert ist. Der Kanal oder das Loch 42 empfängt das komprimierte geschmolzene Pech von einer Pech-Versorgungsleitung (nicht gezeigt), wie besser bei der Betrachtung der Figuren 2 und 4 zu bewerten ist.The machined metal nozzle body halves 22 include, as discussed later herein, a series of longitudinally spaced vertical holes or bores 38 in which heater cartridges are disposed to keep the pitch flowing therethrough molten and to ensure that the carbonaceous filaments are extruded from the nozzle tip extrusion holes. In addition, as shown in Fig. 1, a circular cylindrical vertical pitch inlet channel or hole 42 is formed at the centerline 44 of the nozzle body 20 defined by the joined side walls of the nozzle body halves 22. The channel or hole 42 receives the compressed molten pitch from a pitch supply line (not shown), as can be better appreciated by viewing Figures 2 and 4.

Die vergrößerte vertikale Querschnittsansicht der Fig. 2, auf die als nächstes Bezug genommen wird, zeigt den Aufbau der Schmelzblasdüse 14 und ihre Hauptbauteile. Zusätzlich zum Schmelzblasdüsenkörper 20 mit den Körperhälften 22 und den in der Gesamtheit mit 24 angedeuteten jeweils an die äußeren Seitenflächen 48 der Düsenkörperhälften 22 montierten Luftkammern, umfaßt die Schmelzblasdüse 14 eine in ihrer Gesamtheit mit 50 angedeutete Düsenspitze, die an die Düsenkörperhälften 22 montiert und darin integriert ist und die Mittellinie 44 des Düsenkörpers 20 überspannt, ein Paar in ihrer Gesamtheit mit 52 angedeutete Luftablenkungs-Anordnungen und ein Paar Luftplatten 58. Die Luftablenkungs-Anordnungen weisen zwei Basisblöcke oder -körper aus spanabhebend bearbeitetem Metall, einen aufzunehmenden Luftablenkungsblock 54 und einen aufnehmenden Luftablenkungsblock 56 auf.The enlarged vertical cross-sectional view of Fig. 2, to which reference is made next, shows the structure of the meltblowing nozzle 14 and its main components. In addition to the meltblowing nozzle body 20 with the body halves 22 and the air chambers indicated as a whole by 24, each mounted on the outer side surfaces 48 of the nozzle body halves 22, the meltblowing nozzle 14 comprises a nozzle tip indicated as a whole by 50, which is attached to the nozzle body halves 22 mounted and integrated therein and spanning the centerline 44 of the nozzle body 20, a pair of air deflection assemblies indicated collectively at 52 and a pair of air plates 58. The air deflection assemblies include two base blocks or bodies of machined metal, a male air deflection block 54 and a female air deflection block 56.

Die Düsenkörper-Hälften 22 sind von im allgemeinen rechteckiger parallelflacher (Parallelpiped) Form, wobei jede eine vertikale innere Seitenfläche 60 gegenüber der äußeren Seitenfläche 48, eine obere Fläche 62 und eine Bodenfläche 64 aufweisen. Eine große L-förmige Aussparung oder Rille 66 ist in der Bodenfläche 64 ausgebildet, die eine schmale Rillenbodenwand 68, lateral gegenüberliegende Rillen, vertikale Seitenwände 70 und 72 und eine gestufte Horizontalwand 74 definiert. Die Wand 74 ist wiederum bei 78 ausgespart, um einen Absatz 80 zu definieren. So haben die Unterseiten der Körperhälften lateral beabstandete vertikale Vorsprünge, die entlang der vollen Länge des Düsenkopfes jeweils bei 76 und 78 zur Außenseite und Innenseite der Düsenkörper-Hälften 22 verlaufen. In jeder der Rillen 66 sind die aufzunehmenden und aufnehmenden Luftablenkungsblöcke 54, 56 sowie die Luftplatten 58 an den jeweiligen Seiten der Düsenspitze 50 montiert.The nozzle body halves 22 are generally rectangular parallelpiped in shape, each having a vertical inner side surface 60 opposite the outer side surface 48, a top surface 62 and a bottom surface 64. A large L-shaped recess or groove 66 is formed in the bottom surface 64 defining a narrow groove bottom wall 68, laterally opposed grooves, vertical side walls 70 and 72 and a stepped horizontal wall 74. The wall 74 is in turn recessed at 78 to define a shoulder 80. Thus, the bottom surfaces of the body halves have laterally spaced vertical projections extending along the full length of the nozzle head to the outside and inside of the nozzle body halves 22 at 76 and 78 respectively. In each of the grooves 66, the male and female air deflection blocks 54, 56 as well as the air plates 58 are mounted on the respective sides of the nozzle tip 50.

In Fig. 4, auf die als nächstes Bezug genommen wird, ist zu sehen, daß die Düsenkörper-Hälften 22 über eine Anzahl von Verbindungsbolzen oder Schrauben 82 mit mit Gewinde versehenen Enden in Gewindelöchern 84 an gegenüberliegenden Seiten 60 der Bauteile 22 in bündigem Stoß gehalten werden. Es ist festzustellen, daß die Verbindungsbolzen oder Schrauben 82 rechts oder links und außerhalb eines kleiderbügelförmigen Hohlraums, in der Gesamtheit mit 68 angedeutet, angeordnet sind. Der Hohlraum 68 wird von spiegelbildlichen kleiderbügelförmigen Aussparungen 88 von kleiderbügelartiger Ausgestaltung mit vertikalem Pech- bzw. Harzeinlaß-Kanal 42 definiert, der sich zu diesem Hohlraum öffnet.Referring next to Fig. 4, it can be seen that the nozzle body halves 22 are held in flush abutment by a number of connecting bolts or screws 82 having threaded ends in threaded holes 84 on opposite sides 60 of the members 22. It will be noted that the connecting bolts or screws 82 are located to the right or left of and outside a coat hanger-shaped cavity, indicated as a whole at 68. The cavity 68 is defined by mirror-image coat hanger-shaped recesses 88 of coat hanger-like configuration with a vertical pitch or resin inlet channel 42 opening into this cavity.

Es ist wichtig, sich vor Augen zu halten, daß das Harz bzw. Pech, welches letztlich die im Durchmesser nur um- großen Kohlenstoff- oder Graphit-Spinnfäden erzeugt, ein Material mit hohem Erweichungspunkt ist, welches deshalb anfänglich auf eine Temperatur im Bereich von 204 bis 427 ºC (400 bis 800º F) gebracht werden muß, um das Pech bzw. Harz zu schmelzen wobei dann diese Schmelztemperatur bei der Verteilung des geschmolzenen Materials nach dem Durchlaufen des vertikalen Harzeinlaß-Kanals 42 in den Hohlraum 88 hinein und durch ihn hindurch, zur Extrusion in Spinnfäden durch die mehreren 10 oder 100 seiner längs beabstandeten vertikalen Extrusionsmündungen oder Löcher 90 in der Düsenspitze 50, Fig. 4, aufrechterhalten werden muß.It is important to remember that the resin or pitch which ultimately produces the micron diameter carbon or graphite filaments is a high softening point material which must therefore be initially heated to a temperature in the range of 204 to 427°C (400 to 800°F) to melt the pitch and then maintain this melting temperature as the molten material is distributed after passing through the vertical resin inlet channel 42 into and through the cavity 88 for extrusion into filaments through the several tens or hundreds of its longitudinally spaced vertical extrusion orifices or holes 90 in the die tip 50, Fig. 4.

Zur Maximierung der Anzahl der geblasenen gezogenen Spinnfäden und somit der Anzahl der Extrusionsmündungen oder Löcher 90 hat die kleiderbügelartige Düse 20 den Nachteil, daß die Verweildauer des Pechs ziemlich lange ist, die Wärme-Degeneration des geschmolzenen Pechs gefördert wird und die Extrusion von gleichförmigen Fasern schwierig ist und noch erschwert wird durch die Schwierigkeit der Temperatursteuerung aufgrund der großen Masse der metallischen Düsenkörper 22, die nötig ist, um den hohen Druck des durch die Löcher 90 von kleinem Durchmesser extrudierten geschmolzenen Pechs zu widerstehen. Kleiderbügelartige Düsen vereinfachen diesen Prozeß. Der Einlaßkanal 42 verteilt das geschmolzene Pech durch einen gespaltenen kleiderbügelförmigen Verteiler 92, dessen Verteilungsbereiche 92a konisch zu den vertikalen Verteilerseitenenden 92b verlaufen, so daß die Verweildauer-Verteilung des Pechs über die gesamte Länge des die Extrusionsmündungen oder Löcher 90 tragenden Düsenkörpers relativ gleichförmig ist.In order to maximize the number of drawn filaments blown and thus the number of extrusion orifices or holes 90, the coat hanger type nozzle 20 has the disadvantage that the residence time of the pitch is quite long, thermal degeneration of the molten pitch is promoted, and extrusion of uniform fibers is difficult and is further complicated by the difficulty of temperature control due to the large mass of the metallic nozzle bodies 22 necessary to withstand the high pressure of the molten pitch extruded through the small diameter holes 90. Coat hanger type nozzles simplify this process. The inlet channel 42 distributes the molten pitch through a split coat hanger-shaped distributor 92, the distribution areas 92a of which are tapered toward the vertical distributor side ends 92b so that the residence time distribution of the pitch is relatively uniform over the entire length of the nozzle body carrying the extrusion orifices or holes 90.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, vereinigt sich der Einlaßkanal 42 mit dem Verteiler 92, und der Verteiler 92 wiederum versorgt einen sich nach unten konisch ausweitenden kleiderbügelförmigen Hohlraum 86, dessen laterale Seitenwände 94 sich aufeinander zu bewegen, wenn das Pech zum unteren Bereich des kleiderbügelförmigen Hohlraums 86 wandert. Da das geschmolzene Harz nach unten durch den kleiderbügelförmigen Hohlraum 86 und zwischen konvergierende Seitenwände 94 dieses Hohlraums gepreßt wird, erreicht es eine maximale Eingrenzung entlang der Linie 96 im Hohlraum 86, wobei an dieser Linie die Hohlraumseitenwände 94 schräg voneinander weg divergieren, wie bei 94a, Fig. 2 angedeutet ist. Die schrägen Seitenwände 94a des kleiderbügelförmigen Hohlraums 86 definieren einen sich nach unten vergrößernden Hohlraum-Bereich 86a mit den Vorsprüngen 79 der zwei Düsenkörper-Hälften 22.As can be seen from Fig. 2, the inlet channel 42 joins the distributor 92, and the distributor 92 in turn supplies a downwardly tapering coat-hanger-shaped cavity 86, the lateral side walls 94 of which move toward one another as the pitch migrates to the lower region of the coat-hanger-shaped cavity 86. As the molten resin flows downwardly through the coat-hanger-shaped cavity 86 and between converging side walls 94 of this cavity, it reaches a maximum confinement along the line 96 in the cavity 86, at which line the cavity side walls 94 diverge obliquely away from each other, as indicated at 94a, Fig. 2. The oblique side walls 94a of the coat-hanger-shaped cavity 86 define a downwardly enlarging cavity region 86a with the projections 79 of the two nozzle body halves 22.

Die Schmelzblasdüse 14 ist aus einer Reihe von Blockbauteilen aus maschinell bzw. spanabhebend bearbeitetem Metall aufgebaut, von denen alle einschließlich der Körperhälften 22 und der Düsenspitze 50 über die gesamte Länge der Anordnung verlaufen. Die maschinell bearbeiteten Metallblöcke können aus rostfreiem Stahl sein.The meltblowing nozzle 14 is constructed from a series of machined metal block components, all of which extend the entire length of the assembly, including the body halves 22 and the nozzle tip 50. The machined metal blocks may be made of stainless steel.

Die Düsenspitze 50, welche aus einem Basisabschnitt 100 von rechtwinkligem Querschnitt mit einer oberen Oberfläche 102, rechtwinkligen Seiten 104 und einer unteren Oberfläche 106 gebildet wird, überspannt und hat eine laterale Breite, die gleich der Gesamtbreite der Mittelvorsprünge 79 der Düsenkörper-Hälften 22 ist. Eine dreieckförmige Düsenspitzennase 108 ragt nach unten von der Mitte des Basisabschnitts 100 heraus und bildet mit diesem eine Einheit. Die Extrusionslöcher 90 sind durch die Mitte der Nasenspitze 50 gebohrt und öffnen sich am Scheitel der dreieckigen Düsenspitzenase 108 dieses Bauteils. Eine Rille 112 von rechtwinkligem Querschnitt ist maschinell bzw. spanabhebend in die obere Oberfläche 102 der Düsenspitze eingearbeitet, die sich über die Enden des kleiderbügelförmigen Hohlraums 86 und etwas über die Linie der Extrusionslöcher 90 hinaus erstreckt. Eine gleichartig wie die Rille 112 von rechtwinkligem Querschnitt bemessene und ausgestaltete Siebpackung 114 ist in dieser montiert. Die Siebpackung 114 ist ein übliches filterartiges Medium wie ein Sieb aus rostfreiem Stahl mit der Siebweite 150 mesh, dessen Funktion es ist, die geschmolzene Pech-Harzflüssigkeit abzuscheren, um die Viskosität des in die Extrusionslöcher 90 von kleinem Durchmesser in der Düsenspitze 50 eintretenden Fluids zu reduzieren. Die Siebpackung 114 ist dem größten Abschnitt des im Querschnitt dreieckförmigen Abschnitts 86a des kleiderbügelförmigen Hohlraums 86 zugewandt und überspannt diesen, um das Durchfließen des geschmolzenen Harzes bzw. Pechs durch die Siebpackung 114 und sein darauf folgendes Durchfließen der Extrusionslöcher von kleinem Durchmesser zu vereinfachen.The nozzle tip 50, which is formed from a base portion 100 of rectangular cross-section having an upper surface 102, rectangular sides 104 and a lower surface 106, spans and has a lateral width equal to the total width of the central projections 79 of the nozzle body halves 22. A triangular nozzle tip nose 108 projects downwardly from the center of the base portion 100 and is integral therewith. The extrusion holes 90 are drilled through the center of the nose tip 50 and open at the apex of the triangular nozzle tip nose 108 of this component. A groove 112 of rectangular cross section is machined into the upper surface 102 of the nozzle tip which extends beyond the ends of the coat hanger shaped cavity 86 and slightly beyond the line of the extrusion holes 90. A screen packing 114 similarly sized and configured to the groove 112 of rectangular cross section is mounted therein. The screen packing 114 is a conventional filter-like medium such as a 150 mesh stainless steel screen whose function is to shear the molten pitch resin liquid to reduce the viscosity of the fluid entering the small diameter extrusion holes 90 in the nozzle tip 50. The screen packing 114 faces and spans the largest portion of the triangular cross-sectional portion 86a of the coat hanger-shaped cavity 86 to facilitate the flow of the molten resin or pitch through the screen packing 114 and its subsequent flow through the small diameter extrusion holes.

Die obere Fläche 102 der Düsenspitzen-Basis 100 weist zu ihren gegenüberliegenden Seiten hin Vertiefungen 116 auf, die Stufen bilden, die es dem abgestuften Abschnitt der Basis 100 gestatten, in die Vertiefungen 79 der Düsenkörper-Hälften 22 zu passen.The upper surface 102 of the nozzle tip base 100 has recesses 116 on its opposite sides that form steps that allow the stepped portion of the base 100 to fit into the recesses 79 of the nozzle body halves 22.

Einer der wichtigen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist die Art und Weise, wie die Bauteile der Schmelzblasdüse demontierbar zusammengebaut sind, um die Wartung und Reparatur zu vereinfachen, während eine Schmelzblas- Extrusionsdüse geschaffen wird, die in der Lage ist, unter hohem Druck feine geblasene, gesponnene Filamente bzw. Fasern aus kohlehaltigem Mesophase-Harz hoher Erweichungstemperatur herzustellen. Die Stufenmontage der Düsenspitze 50 quer durch die Zwischenfläche 44 zwischen den Düsenkörperhälften 22 und an das untere Ende dieser Blöcke wird durch die Verwendung einer Anzahl von Montageschrauben 120, Fig. 3, durchgeführt. Eine Reihe längs beanstandeter, auf einer Linie liegender Gewindelöcher 122 ist in den inneren Vorsprüngen 79 der beiden Düsenkörper-Hälften 22 bei Vertiefungen 78 ausgebildet. Desweiteren enthält die Basis 100 der Düsenspitze 50 eine Serie von längs beabstandeter, gebohrten Löchern 124 zu gegenüberliegenden Seiten der Reihe der Extrusionslöcher 90 mit Löchern 124, die bei 126 angesenkt sind, um die Köpfe 120a der Montageschrauben 120 aufzunehmen. Die Köpfe 120a sind deshalb in der Bodenfläche 106 der Düsenspitze 50 versenkt.One of the important aspects of the present invention is the manner in which the components of the meltblowing die are assembled in a removable manner to facilitate maintenance and repair while providing a meltblowing extrusion die capable of producing fine, high pressure blown, spun filaments or fibers from high softening temperature carbonaceous mesophase resin. The staged assembly of the die tip 50 across the interface 44 between the die body halves 22 and to the lower end of these blocks is accomplished by the use of a number of assembly screws 120, Fig. 3. A series of longitudinally spaced, in-line threaded holes 122 are formed in the inner bosses 79 of the two die body halves 22 at recesses 78. Furthermore, the base 100 of the nozzle tip 50 includes a series of longitudinally spaced drilled holes 124 on opposite sides of the row of extrusion holes 90 with holes 124 countersunk at 126 to receive the heads 120a of the mounting screws 120. The heads 120a are therefore countersunk in the bottom surface 106 of the nozzle tip 50.

Das Inertgas, wie z.B. Luft, welches zum Verdünnen des extrudierten Harzmaterials, wenn es die Extrusionslöcher 90 verläßt, unter Druck steht, neigt dazu, dem Erfordernis einer dauerhaften gleichförmig hohen Temperatur der Düsenkörper-Hälften 20 entgegenzuwirken, durch die die Extrusionsschmelze fließt. Die vorliegende Erfindung verwendet Düsenkörper-Hälften 22, die erheblich breiter sind und somit mehr Masse für die Schmelzblasdüse zur Verfügung stellen, als die, die gewöhnlich in der Technik eingesetzt werden. Weiterhin werden vom Düsenkörper herkömmlicherweise elektrische Heizpatronen vom Calrod- Typ getragen, um das Harz bzw. Pech bei oder über der Schmelztemperatur zu halten, wenn es unter Druck durch den kleiderbügelförmigen Hohlraum 86 zur einheitlichen Verteilung an die auf einer Linie liegenden, längs beabstandeten Extrusionslöcher 90 in der Düsenspitze 50 fließt. Durch die Vergrößerung der seitlichen Dicke der Düsenkörperhälften 22 wird ein größerer Abstand solcher Heizpatronen vom Zufuhreintrittspunkt oder vom Harzeinlaß-Kanal 42 und dem kleiderbügelförmigen Hohlraum 86, die auf der Mittellinie 44 des Düsenkörpers 20 sind, erreicht. Die Düsenkörper-Hälften 22 wirken deshalb als massive Wärmesenken, um die Aufrechterhaltung der gewünschten obigen Schmelztemperatur für das Pech- bzw. Harzmaterial zu gewährleisten, welches unter Druck zu den Extrusionslöchern 90 der Düsenspitze fließt.The inert gas, such as air, which is pressurized to dilute the extruded resin material as it exits the extrusion holes 90 tends to counteract the requirement for a constant uniform high temperature of the nozzle body halves 20 by which the extrusion melt flows. The present invention utilizes die body halves 22 which are considerably wider, and thus provide more mass to the meltblowing die, than those commonly used in the art. Furthermore, calrod-type electric heater cartridges are conventionally carried by the die body to maintain the resin or pitch at or above the melt temperature as it flows under pressure through the coat-hanger-shaped cavity 86 for uniform distribution to the in-line, longitudinally spaced extrusion holes 90 in the die tip 50. By increasing the lateral thickness of the die body halves 22, a greater spacing of such heater cartridges from the feed entry point or resin inlet channel 42 and the coat-hanger-shaped cavity 86, which are on the centerline 44 of the die body 20, is achieved. The nozzle body halves 22 therefore act as massive heat sinks to ensure maintenance of the desired melting temperature above for the pitch or resin material flowing under pressure to the extrusion holes 90 of the nozzle tip.

Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung tragen die Düsenkörperhälften 22 eine Reihe von längsbeabstandeten vertikalen Heizpatronen-Einsetzlöchern 38, Fig. 2 und 4, welche die stangenförmigen Heizpatronen, wie bei 132 angedeutet, aufnehmen. Die Heizelemente werden von einer elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) durch elektrische Leitungen 134, Fig. 2, mit elektrischer Energie versorgt. Die vertikalen Einsetzlöcher 38, welche von der oberen oder obersten Oberfläche 62 der Körperhälften 22 nach unten verlaufen, erstrecken sich über fast die volle vertikale Distanz durch die Körperhälften 22 zu den L-förmigen Rillen 66, aber enden kurz vor der Rillen-Bodenfläche 68. Die Einsatzlöcher 38 öffnen sich jedoch zur Bodenwand der Rille hin über Löcher 136 von kleinerem Durchmesser, die abgesenkt und bei 138 mit Gewinden versehen sind. Die Gewindeabsenkung 138 nimmt in jedem Einzelfall einen herausnehmbaren, mit Gewinde versehenen Stopfen 140 auf. Die Stopfen 140 am Unterteil der Düsenkörper-Hälften 22 vereinfachen das Entfernen einer jeden Heizpatrone 132, welche angeschwollen und als Resultat der Verwendung des Apparats steckengeblieben sein kann. Folglich wird die Fertigungstoleranz der Einsatzlöcher 38 verkleinert, was einen besseren Kontakt und Wärmeübergang zwischen den Heizpatronen 32 und dem Düsenkörper 20 gestattet. Unter solchen Umständen können durch das Entfernen der Luftablenkungs-Systemkörper oder -Blöcke 54, 56 und der Luftplatten 58 ein oder mehrere Stopfen 140 entfernt werden, was das Einsetzen eines Kolbens oder einer Druckstange (nicht gezeigt), die kleiner als der Durchmesser des Lochs 136 ist, ermöglicht. Dies gestattet es dem Ende der Druckstange, auf das Unterteil der eingesetzten Heizpatrone 132 zu drücken und sie axial aufwärts und aus dem Einsatzloch 38 herauszudrängen.As a further aspect of the present invention, the nozzle body halves 22 carry a series of longitudinally spaced vertical heater cartridge insertion holes 38, Figs. 2 and 4, which receive the rod-shaped heater cartridges as indicated at 132. The heating elements are powered by an electrical power source (not shown) by electrical leads 134, Fig. 2. The vertical insertion holes 38, which extend downward from the upper or top surface 62 of the body halves 22, extend almost the full vertical distance through the body halves 22 to the L-shaped grooves 66, but terminate short of the groove bottom surface 68. The insertion holes 38, however, open to the bottom wall of the groove via smaller diameter holes 136 which are countersunk and threaded at 138. The threaded countersunk 138 in each case receives a removable threaded plug 140. The plugs 140 on the bottom of the nozzle body halves 22 facilitate the removal of any heater cartridge 132 which may have swollen and become stuck as a result of use of the apparatus. Consequently, the manufacturing tolerance of the insert holes 38 is reduced, allowing better contact and heat transfer between the heater cartridges 32 and the nozzle body 20. In such circumstances, by removing the air deflection system bodies or blocks 54, 56 and the air plates 58, one or more plugs 140 can be removed, allowing the insertion of a piston or push rod (not shown) smaller than the diameter of the hole 136. This allows the end of the push rod to press on the base of the inserted heater cartridge 132 and force it axially upward and out of the insert hole 38.

Ein grundlegender Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die sorgfältige Steuerung der (verdünnenden) Luftströme für die extrudierten Fasern, wenn das geschmolzene Pech bzw. Harz die Extrusionslöcher 90 verläßt, und die Verhinderung von nachteiligen Auswirkungen auf die Temperatursteuerung dieses Materials, wenn es unter Druck vom Einlaßkanal 42 durch den kleiderbügelförmigen Hohlraum 86 und durch die Düsenkörper-Extrusionslöcher 90 fließt. Die Bereitstellung von beheizter Luft erfolgt durch die doppelten bzw. zweifachen Luftkammern 24, die an den jeweiligen Seiten des Düsenkörpers 20 montiert sind. Die Luftkammern 24 sind wieder aus maschinell bzw. spanabhebend bearbeitetem Stahl oder aus anderen wärmeleitenden Metall-Bauteilen ausgeformt. Die Luftkammern haben obere und untere maschinell bzw. spanabhebend bearbeitete Körper, wie entsprechend bei 142 und 144 in Fig. 2 angedeutet ist. Der obere Körper 142 ist von umgekehrten U-förmigem Querschnitt mit einer Basis- oder oberen Wand 144, welche von modifizierter, rechtwinkliger Blockform ist. Der Körper 144 hat eine obere Oberfläche oder Fläche 152, eine untere Fläche 154 und innere und äußere Flächen 156 bzw. 158. Die obere Oberfläche 152 trägt Vertiefungen an ihren Kanten, wie bei 160 und 162, welche die Außenenden der Seitenwände 148 bzw. 150 des oberen Körpers 146 aufnehmen. Die Luftkammern 24 sind, wie in Fig. 2 gezeigt, durch Stirnwände 164 geschlossen, wobei jede Stirnwand 164 ein kreisförmiges Loch oder eine Öffnung 166 hat, die als Lufteinlaß wirkt und abdichtbar mit einem Ende 26c des Zuführungsrohrs 26 zur Zufuhr von komprimierter Luft von einem entsprechenden Luftverteiler 16 verbunden ist. Die unteren und oberen Körper 142 und 144 der Luftkammer 24 sind an die Außenseite der Düsenkörper-Blöcke oder - Hälften durch Montageschrauben 170 montiert, welche durch die Löcher 171 in den Körpern 142, 144 gehen und mit Gewinden versehene Enden haben, welche in den Gewindelöchern 168 der Düsenkörper-Hälften 22 aufgenommen werden.A fundamental aspect of the present invention involves carefully controlling the (diluting) air flows to the extruded fibers as the molten pitch exits the extrusion holes 90 and preventing adverse effects on the temperature control of this material as it flows under pressure from the inlet channel 42 through the coat hanger cavity 86 and through the die body extrusion holes 90. The provision of heated air is provided by the dual air plenums 24 mounted on respective sides of the die body 20. The air plenums 24 are again formed from machined steel or other heat conductive metal components. The air plenums have upper and lower machined bodies as indicated at 142 and 144 in Fig. 2, respectively. The upper body 142 is of inverted U-shaped cross-section with a base or upper wall 144 which is of modified rectangular block form. The body 144 has an upper surface or face 152, a lower surface 154 and inner and outer surfaces 156 and 158, respectively. The upper surface 152 carries recesses on its edges, as at 160 and 162, which receive the outer ends of the side walls 148 and 150, respectively, of the upper body 146. The air chambers 24 are closed by end walls 164, as shown in Fig. 2, each end wall 164 having a circular hole or opening 166 which serves as an air inlet. and is sealably connected to one end 26c of the supply pipe 26 for supplying compressed air from a corresponding air distributor 16. The lower and upper bodies 142 and 144 of the air chamber 24 are mounted to the outside of the nozzle body blocks or halves by mounting screws 170 which pass through holes 171 in the bodies 142, 144 and have threaded ends which are received in the threaded holes 168 of the nozzle body halves 22.

Die Seitenwand 148 jeder Luftkammer 24 ist, was wichtig für die vorliegende Erfindung ist und der effektiven thermischen Isolierung der verdünnenden Luft vom Düsenkörper 20 dient, mit einer flachen Rille oder Vertiefung 176 ausgestattet, die, über fast ihre gesamte Länge und größtenteils vom Oberteil zum Unterteil, eine Totluftzone 178 zwischen der Luftkammer 24 und dem Düsenkörper 20 bildet. Dieser Raum hemmt den Wärmeverlust von dem Düsenkörper 20 zu den Luftkammern als Resultat des verfeinernden Luftstroms von den Inertluftquellen 28 wesentlich.Importantly to the present invention and for the purpose of effectively thermally isolating the diluting air from the nozzle body 20, the side wall 148 of each plenum 24 is provided with a shallow groove or depression 176 which, along almost its entire length and mostly from top to bottom, defines a dead air zone 178 between the plenum 24 and the nozzle body 20. This space substantially inhibits heat loss from the nozzle body 20 to the plenums as a result of the attenuating air flow from the inert air sources 28.

Der untere Körper 144 der Luftkammer 24 hat eine relativ tiefe V-förmige Rille 180 in der Mitte der oberen Fläche 152, und eine Anzahl von horizontal beabstandeten Luftverteilungslöchern 182 ist von der inneren Fläche 156 des Körpers 144 aus nach innen gebohrt, welche sich zur V-förmigen Rille 180 öffnen. Die große Anzahl von Löchern 182 ist in Fig. 5 zu sehen. Gleich große Luftverteilungslöcher 184 gleicher Anzahl sind in den Düsenkörperhälften 22 von der Seitenfläche 48 nach innen ausgebildet, welche in einer Linie mit den L-förmigen Rillen 66 nahe dem Boden dieser Rille sind und sich zu diesen hin öffnen, Fig. 2. Die Luftverteilungslöcher 148 gehen durch den äußeren Vorsprung 76 der Düsenkörper-Hälfte 22.The lower body 144 of the air chamber 24 has a relatively deep V-shaped groove 180 in the center of the upper surface 152, and a number of horizontally spaced air distribution holes 182 are drilled inwardly from the inner surface 156 of the body 144, which open to the V-shaped groove 180. The large number of holes 182 can be seen in Fig. 5. Equally sized air distribution holes 184 of equal number are formed in the nozzle body halves 22 from the side surface 48 inwardly, which are in line with the L-shaped grooves 66 near the bottom of this groove and open towards them, Fig. 2. The air distribution holes 148 pass through the outer projection 76 of the nozzle body half 22.

Die vorliegende Erfindung schließt die Verwendung einer Luftablenkungsanordnung 54 ein, die durch die aufzunehmenden und aufnehmenden Luftablenkungsblöcke oder Körper 56 bzw. 54 definiert und in dem verengten Unterteil 66a der Rille 66 befestigt bzw. eingepaßt sind. Der aufzunehmende Luftablenkungsblock 54 ist von umgekehrtem L- förmigen Querschnitt mit einem Basisabschnitt 190 und einem rechtwinkligen Schenkelabschnitt 192. Der Basisabschnitt 190 hat die gleiche Breite wie die Seitenbreite des verengten unteren Abschnitts 66a der L-förmigen Rille 66, und der Schenkelabschnitt 192 ist von einer vertikalen Höhe, die gleich der Tiefe des engen Abschnitts 66a der Rille 66 ist. Die Luftablenkungsblöcke sind von länglicher Form, verlaufen über die volle Länge der Schmelzblasdüse 20 und sind aus rostfreiem Stahl oder einem anderen Metall. Der aufzunehmende Ablenkungsblock 54 hat ferner einen rechtwinkligen, streifenartigen Vorsprung 194, der sich von dem Basisabschnitt 190 parallel zum Schenkelabschnitt 192 erstreckt und lateral von diesem beabstandet ist. Der Vorsprung 194 erstreckt sich quer über und über die Luftverteilungslöcher 184 hinaus in der Düsenkörper-Hälfte 22. Desweiteren hat der Basisabschnitt 190 des aufzunehmenden Luftablenkungsblock 54 in derselben Weise wie die innere Luftkammer- Seitenwand 148 fast quer über seine volle Breite eine flache Vertiefung oder Rille 196, die einen Totraum 198 zwischen ihr und der Düsenkörper-Hälfte 22 ausbildet und dazu dient, den Basisabschnitt 190 des aufzunehmenden Luftablenkungsblocks 54, der unmittelbar an der Düsenkörper-Hälfte 22 anliegt, von dem Düsenkörper 20 zu isolieren. Der Schenkel 192 des aufzunehmenden Luftablenkerblocks 54 ist mit einer flachen Vertiefung 202 versehen, die mit der Seitenwand der Rille 72 und der Seitenwand 104 der Düsenspitze 150 einem Totluftraum 204 zur Wärmeisolation des Blocks 54 definiert.The present invention includes the use of an air deflector assembly 54 defined by male and female air deflector blocks or bodies 56 and 54, respectively, secured or fitted in the narrowed bottom portion 66a of the groove 66. The male air deflector block 54 is of inverted L-shaped cross-section having a base portion 190 and a right angle leg portion 192. The base portion 190 has the same width as the side width of the narrowed bottom portion 66a of the L-shaped groove 66, and the leg portion 192 is of a vertical height equal to the depth of the narrow portion 66a of the groove 66. The air deflector blocks are elongated in shape, extend the full length of the meltblowing nozzle 20, and are made of stainless steel or other metal. The male deflection block 54 further has a rectangular, strip-like projection 194 which extends from the base portion 190 extends parallel to and laterally spaced from the leg portion 192. The projection 194 extends across and beyond the air distribution holes 184 in the nozzle body half 22. Furthermore, in the same manner as the inner air chamber side wall 148, the base portion 190 of the male air deflector block 54 has a shallow depression or groove 196 across almost its full width which forms a dead space 198 between it and the nozzle body half 22 and serves to isolate the base portion 190 of the male air deflector block 54, which immediately abuts the nozzle body half 22, from the nozzle body 20. The leg 192 of the male air deflector block 54 is provided with a shallow recess 202 which, together with the side wall of the groove 72 and the side wall 104 of the nozzle tip 150, defines a dead air space 204 for thermal insulation of the block 54.

Der aufnehmende Luftablenkungsblock 56 ist von im allgemeinen rechtwinkliger Querschnittsausbildung und von einer Breite, die geringer ist als die laterale Breite des schmalen Abschnitts 66a der dieses Bauteil tragenden Rille 66. Der Block 66 hat eine obere Fläche 206, eine untere Fläche 208, eine äußere Seitenfläche 210 und eine innere Seitenfläche 212. Die obere Fläche 206 ist mit einer Vertiefung oder Rille 214 mit im allgemeinem rechteckigen Querschnitt versehen, welche sich über die volle Länge des Körpers 56 erstreckt und in welche das Ende des streifenartigen Vorsprungs 194 hineinragt. Die Rille 204 ist wesentlich breiter als die Dicke des streifenartigen Vorsprungs 194. Die laterale Breite der Rille 214, ihre Tiefe, die Höhe des streifenartigen Vorsprung 194, d.h. die Ausdehnung seines Vorstandes vom Basisabschnitt 190 des aufzunehmenden Luftablenkungsblocks 54 gewährleistet einen wesentlichen Abstand dazwischen für den Fluß des verdünnenden Luftstroms durch eine kurvenreiche Luftpassage, die durch die sich gegenüberstehenden Oberflächen der Blöcke 54, 56 definiert ist, wie durch die Pfeile in Fig. 2 ersichtlich ist. Die Seite 212 des Blocks 56 ist über einen Hauptteil ihrer vertikalen Höhe, wie bei 212a, vertieft, wobei sie unmittelbar dem Schenkelabschnitt 192 des aufzunehmenden Luftablenkerblocks 54 gegenüberliegt, um so einen weiter stromabwärts liegenden Abschnitt der Luftpassage für die Luftablenkungsanordnung auszuformen.The receiving air deflection block 56 is of generally rectangular cross-sectional configuration and of a width which is less than the lateral width of the narrow portion 66a of the groove 66 supporting this component. The block 66 has an upper surface 206, a lower surface 208, an outer side surface 210 and an inner side surface 212. The upper surface 206 is provided with a recess or groove 214 of generally rectangular cross-section which extends the full length of the body 56 and into which the end of the strip-like projection 194. The groove 204 is substantially wider than the thickness of the strip-like projection 194. The lateral width of the groove 214, its depth, the height of the strip-like projection 194, that is, the extent of its projection from the base portion 190 of the male air deflector block 54, provides a substantial clearance therebetween for the flow of the diluting air stream through a tortuous air passage defined by the opposing surfaces of the blocks 54, 56, as shown by the arrows in Fig. 2. The side 212 of the block 56 is recessed over a major portion of its vertical height, as at 212a, directly opposite the leg portion 192 of the male air deflector block 54, so as to form a more downstream portion of the air passage for the air deflector assembly.

Die Ecken oder Kanten der Körper oder Blöcke 54, 56, die entlang des Luftstromes durch gegenüberliegende Oberflächen definiert sind, sind abgerundet, um den Luftfluß zu glätten bzw. zu beruhigen, obwohl es der Zweck der Ausgestaltung der gegenüberliegenden Oberflächen der beabstandeten Körper oder Blöcke 54 und 56 ist, ein merkliches Maß an Turbulenz des Luftstromes zu erzeugen, wenn er die Passage, die durch die Blöcke definiert wird, durchströmt, um Grenzschichtbildung im Verdünnungs-(attenuating)Luftstrom und merklichen Wärmeverlust am Luftstrom vom Düsenkörper 20 und eine Verschlechterung des Faserausformungsprozesses zu verhindern.The corners or edges of the bodies or blocks 54, 56 defined along the air stream by opposing surfaces are rounded to smooth the air flow, although the purpose of the design of the opposing surfaces of the spaced apart bodies or blocks 54 and 56 is to create a significant degree of turbulence of the air stream as it passes through the passage defined by the blocks to prevent boundary layer formation in the attenuating air stream and significant heat loss to the air stream. from the nozzle body 20 and prevent deterioration of the fiber forming process.

Der aufzunehmende Luftablenkungsblock 54 jeder der Luftablenkungs-Baugruppen ist starr und unbeweglich montiert, während dies für den aufnehmenden Luftablenkungs- Block 56 jeder Baugruppe 52 nicht gilt. Gemäß Fig. 3 nehmen Gewindelöcher 216 in den Düsenkörperhälften 220 die mit Gewinde versehenen Enden von Montageschrauben 218 auf, deren Köpfe 218a in Gewindelöcher 220 im Basisabschnitt 190 des aufzunehmenden Luftablenkungs-Blocks 54 bei längs beabstandeten Positionen hinreinragen, die mit den längs beabstandeten Gewindelöchern 216 zur Aufnahme der Montageschrauben 218 zusammenpassen.The male air deflector block 54 of each of the air deflector assemblies is rigidly and immovably mounted, whereas the female air deflector block 56 of each assembly 52 is not. As shown in Fig. 3, threaded holes 216 in the nozzle body halves 220 receive the threaded ends of mounting screws 218, the heads 218a of which extend into threaded holes 220 in the base portion 190 of the male air deflector block 54 at longitudinally spaced positions that mate with the longitudinally spaced threaded holes 216 for receiving the mounting screws 218.

Was die aufnehmenden Luftablenkungs-Blöcke 56 betrifft, werden diese Blöcke in vertikal eingestellter, aber verriegelter Stellung in den Rillen 66 mittels einer Reihe von Verriegelungsschrauben 244, Fig. 2, gehalten, welche durch ovale, vertikal verlängerte Löcher oder Schlitze 226 in die äußeren Vorsprünge 76 am Unterteil einer jeden aufzunehmenden Düsenkörper-Hälfte 22 hineinragen. Gewindelöcher 228 sind in den aufnehmenden Luftablenkungs-Blöcken 56 ausgebildet, welche die mit Gewinde versehenen Enden der Verriegelungsschrauben 224 aufnehmen.With respect to the female air deflector blocks 56, these blocks are held in a vertically adjusted but locked position in the grooves 66 by a series of locking screws 244, Fig. 2, which extend through oval vertically elongated holes or slots 226 into the outer projections 76 on the bottom of each male nozzle body half 22. Threaded holes 228 are formed in the female air deflector blocks 56 which receive the threaded ends of the locking screws 224.

Die aufnehmenden Luftablenker-Blöcke 56 werden in einem abgestuften Einstellungsprozeß angehoben und gesenkt, welcher durch die Verwendung von zumindest zwei Reihen schräger beabstandeter, speziell horizontal in den äußeren Vorsprung 76 des Düsenkörpers 22 eingebohrter glatter Bohrungsausrichtungslöcher 230 bewirkt wird. Weiterhin hat jeder Luftablenkungs-Block 56 zumindest zwei zusammenwirkende Reihen von horizontal ausgerichteten und horizontal beabstandeten Ausrichtungslöchern 232, die identisch wie die Ausrichtungslöcher 230 der Düsenkörper-Hälften 22 bemessen sind und in welchen ein Dübelstift 234, Fig. 3 und 5, wenn die vorgegebenen Löcher 230 und 232 zueinander ausgerichtet sind, bei solcher sich deckender Lochanordnung hineinragen kann.The receiving air deflector blocks 56 are in a raised and lowered by a graduated adjustment process which is effected by the use of at least two rows of obliquely spaced, specifically horizontally drilled, smooth bore alignment holes 230 in the outer projection 76 of the nozzle body 22. Furthermore, each air deflection block 56 has at least two cooperating rows of horizontally aligned and horizontally spaced alignment holes 232 which are sized identically to the alignment holes 230 of the nozzle body halves 22 and into which a dowel pin 234, Figs. 3 and 5, when the predetermined holes 230 and 232 are aligned with each other, can extend in such a coincident hole arrangement.

Während die Dübelstifte 234 dazu dienen, die aufzunehmenden Luftablenkerblöcke 56 stufenweise anzuheben und abzusenken, ist es nicht der Zweck einer solchen Einstellung, die Größe der Luftpassage, die durch die aufzunehmenden und aufnehmenden Ablenkerblöcke bestimmt wird, zu verändern, sondern das Maß, um das die Spitze herausragt, oder die Verdrängung der Luftplatten 58 oberhalb oder unterhalb des Scheitels der Nase 108 der Düsenspitze 50 zu steuern. Die Luftplatten 58 sind diesbezüglich bündig an die untere Fläche 208 der aufnehmenden Luftablenkungs-Blöcke 56 montiert und werden mit den Blöcken 56 angehoben und abgesenkt. Zusätzlich sind die Luftplatten 58 horizontal einstellbar relativ zur Düsenspitze 50 angeordnet, um die Luftzwischenräume G zwischen den Luftplatten und der Düsenpspitzenase 108 zu variieren, die an das offene Ende der Extrusionslöcher 90 in der Düsenspitze angrenzt. Das Gesamtmaß der Luftplatten 58 wird relativ zu den bekannten Anordnungen aus dem Stande der Technik vergrößert, um sich der Massenvergrößerung des Düsenkörpers anzupassen sowie um Deformation der Luftplatten entlang ihrer Länge bei den hohen Prozeßtemperaturen 316 bis 360 ºC (600 - 650ºF) zu verhindern, die bei der Extrusion von mesphasigem Harz bzw. Pech hoher Erweichungstemperatur benötigt werden. Jede Luftplatte 58 ist von dem allgemeinenparallel flacher oder rechtwinkliger Blockform mit einer oberen oder obersten Fläche 240, einer unteren Fläche 242, einer äußeren Seitenfläche 244 und einer schrägen inneren Seitenfläche 246. Der schräge Winkel der inneren Seitenfläche 246 ist mit dem schrägen Winkel der Seitenflächen 110 der Nase 108 der Düsenspitze 50 abgestimmt und mit diesem komplementär. Die vertikale Höhe der Luftplatten 58 ist etwas geringer als die vertikale Höhe der Nase 108 der Düsenspitze 50 von dreieckförmigen Querschnitt, um einen Teil der Verdünnungs-Luft-Passage durch das Beabstanden der obersten Flächen 240 der Luftplatte von der untersten Fläche 106 der Düsenspitzenbasis 100 in jedem Fall zu definieren.While the dowel pins 234 serve to gradually raise and lower the male air deflector blocks 56, the purpose of such adjustment is not to change the size of the air passage defined by the male and female deflector blocks, but to control the amount of protrusion of the tip or the displacement of the air plates 58 above or below the apex of the nose 108 of the nozzle tip 50. The air plates 58 are in this regard mounted flush to the lower surface 208 of the female air deflector blocks 56 and are raised and lowered with the blocks 56. In addition, the air plates 58 are horizontally adjustable relative to the nozzle tip 50 to control the air gaps G between the air plates and the nozzle tip nose 108 adjacent the open end of the extrusion holes 90 in the nozzle tip. The overall dimension of the air plates 58 is increased relative to the known prior art arrangements to accommodate the increase in mass of the nozzle body and to prevent deformation of the air plates along their length at the high process temperatures 316-360ºC (600-650ºF) required in the extrusion of high softening temperature mesophase resin or pitch. Each air plate 58 is of the general parallel flat or rectangular block shape having an upper or top surface 240, a lower surface 242, an outer side surface 244 and an inclined inner side surface 246. The inclined angle of the inner side surface 246 is matched and complementary to the inclined angle of the side surfaces 110 of the nose 108 of the nozzle tip 50. The vertical height of the air plates 58 is slightly less than the vertical height of the nose 108 of the nozzle tip 50 of triangular cross-section to define a portion of the dilution air passage by spacing the uppermost surfaces 240 of the air plate from the lowermost surface 106 of the nozzle tip base 100 in each case.

Weiterhin ist die laterale Breite der Luftplatte 58 geringer als der Abstand zwischen dem Vorsprung 76 der Düsenkörper-Hälfte und der schrägen Seitenwand 110 der Düsenspitzennase 108. Wie durch den Pfeil 248, Fig. 2, gezeigt, ist das laterale Verschieben der Luftplatten möglich. Diese Bewegung wird durch das Vorhandensein einer Vertiefung 250 in der oberen Fläche 240 einer jeden Luftablenkungs-Platte 58 geführt, wobei ein Kontakt zwischen der unteren oder Bodenfläche 208 eines jeden aufnehmendem Luftablenkungs-Blocks 56 und der Vertiefung 250 der entsprechenden aufzunehmenden Luftablenkungs-Platte 58 stattfindet.Furthermore, the lateral width of the air plate 58 is less than the distance between the projection 76 of the nozzle body half and the inclined side wall 110 of the Nozzle tip nose 108. As shown by arrow 248, Fig. 2, lateral translation of the air plates is possible. This movement is guided by the presence of a recess 250 in the upper surface 240 of each air deflection plate 58, whereby contact occurs between the lower or bottom surface 208 of each female air deflection block 56 and the recess 250 of the corresponding female air deflection plate 58.

Die tatsächliche Montage der aufzunehmenden Luftablenkungs-Platten 58 an die aufnehmendem Luftablenkungs- Blöcke 56 wird auf die in Fig. 3 ersichtliche Weise ausgeführt. Horizontal verlängerte ovale Schlitze oder Löcher 252, durch die die mit Gewinde versehenen Enden der Montageschrauben 254 ragen, sind in den Luftplatten 58 in einer ausgerichteten Reihe, die sich vom einen Ende der Luftplatte zum anderen erstreckt, ausgebildet. Die mit Gewinde versehenen Enden werden in vertikalen Gewindelöchern 256 in den aufzunehmenden Luftablenkungs- Blöcken 56 aufgenommen, die als Reihe in gleicher Anzahl und mit den Löchern 252 in den Luftplatten 58 ausgerichtet, ausgebildet sind. Die Köpfe 254b der Verriegelungsschrauben 254 sind mit der Bodenfläche 242 der Luftplatten zu der Seite der verlängerten Löcher oder Schlitze 252 hin, im Eingriff. Die Schrauben 254 ermöglichen, wenn sie abgeschraubt sind, einen Gleitkontakt zwischen den Luftplatten und den aufnehmenden Luftablenkungs- Blöcken 56, der ein laterales Verschieben der Position der Luftplatten 58 auf den aufnehmenden Luftablenker- Blöcken 56 erlaubt. Die Schrauben 254 werden dann angezogen. Desweiteren können die Luftplatten vertikal angehoben und abgesenkt werden, um es den Luftplatten zu ermöglichen, nach vorne oder nach hinten von der Nase 108 der Düsenspitze 50 abzustehen. Die Absenkung der Spitzen der Luftplatten unterhalb der Fläche der Düsennase 109 heißt technisch "Rücksetzung" der Luftschlitzkante 254, wo die schräge Seitenfläche 246 einer jeden Luftplatte 58 mit der Bodenfläche 242 derselben zusammentrifft.The actual assembly of the male air deflector plates 58 to the female air deflector blocks 56 is carried out in the manner shown in Fig. 3. Horizontally elongated oval slots or holes 252 through which the threaded ends of the mounting screws 254 extend are formed in the air plates 58 in an aligned row extending from one end of the air plate to the other. The threaded ends are received in vertical threaded holes 256 in the male air deflector blocks 56 formed in an equal number row and aligned with the holes 252 in the air plates 58. The heads 254b of the locking screws 254 engage the bottom surface 242 of the air plates toward the side of the elongated holes or slots 252. The screws 254, when unscrewed, allow sliding contact between the air plates and the receiving air deflection blocks 56 which allows for lateral displacement of the position of the air plates 58 on the receiving air deflector blocks 56. The screws 254 are then tightened. Furthermore, the air plates can be raised and lowered vertically to allow the air plates to project forward or rearward from the nose 108 of the nozzle tip 50. Lowering the tips of the air plates below the surface of the nozzle nose 109 is technically called "resetting" the louvre edge 254 where the sloped side surface 246 of each air plate 58 meets the bottom surface 242 thereof.

Desweiteren sind die Luftzwischenräume G zwischen den schrägen Flächen 110 der Düsenspitzennase 108 vorhanden, und die Seitenflächen 246 der Luftplatten 58 sind leicht mittels einer Vielzahl von Steckschrauben 260 einstellbar. Eine Reihe von Steckschrauben 260 erstreckt sich entlang der vollen Länge der Schmelzblasdüse 14. Die Steckschrauben 260 sind in den vertikal verlängerten, ovalen Löchern oder Schlitzen 262 montiert, Fig. 2, die in den äußeren Vorsprüngen 76 jeder Düsenkörper-Hälfte 22 ausgebildet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schlitze 262 mit den Schlitzen 226 ausgerichtet, welche Verriegelungsschrauben 224 für die aufnehmenden Luftablenkungs-Blöcke 256 aufnehmen. Die Steckschrauben 260 haben bei 260a Kopfenden und mit Gewinden versehene Schäfte oder Enden 260b, die in Gewindelöchern 264 in den Luftplatten 58 an längs beabstandeten Positionen entsprechend den Schlitzen 262 und den dadurch getragenen Schrauben 260 aufgenommen werden. Desweiteren ist ein Kragen 266 an jeder der Steckschrauben 260 so vorgesehen, daß die Steckschrauben 260 zwischen den Kragen 266 und den Köpfen 206 festgehalten werden. Bei der Drehung der Steckschrauben 260 ergibt sich eine laterale Verschiebung der Luftplatten 58 zu und weg von der dreieckförmigen Nase 108 der Düsenspitze 50, wie durch den Doppelpfeil in Fig. 2 gezeigt ist, und sie bewirkt somit eine Veränderung der Größe des Luftzwischenraums G, der dazwischen ausgebildet ist, zu der entsprechenden Seite der extrudierten Pechfaser hin. Das Vorhandensein der oval geformten Schlitze 226 und 262 in den Düsenkörper-Hälften 22 erlaubt ein vertikales Anheben und Absenken der Luftplatten 58 und so die Änderung der Rücksetzung dieser Luftplatten relativ zur Düsennase 108, wo sich die Extrusionslöcher 90 am Scheitel der Nase 108 der Düse von dreieckförmigem Querschnitt öffnen.Furthermore, the air gaps G are provided between the inclined surfaces 110 of the nozzle tip nose 108, and the side surfaces 246 of the air plates 58 are readily adjustable by means of a plurality of set screws 260. A series of set screws 260 extend along the full length of the meltblowing nozzle 14. The set screws 260 are mounted in the vertically elongated oval holes or slots 262, Fig. 2, formed in the outer projections 76 of each nozzle body half 22. In the illustrated embodiment, the slots 262 are aligned with the slots 226 which receive locking screws 224 for the female air deflection blocks 256. The set screws 260 have head ends at 260a and threaded shafts or ends 260b which extend into threaded holes 264 in the air plates 58 at longitudinally spaced positions corresponding to the slots 262 and the screws 260 carried thereby. Furthermore, a collar 266 is provided on each of the plug screws 260 so that the plug screws 260 are retained between the collars 266 and the heads 206. Rotation of the plug screws 260 causes lateral displacement of the air plates 58 toward and away from the triangular nose 108 of the nozzle tip 50, as shown by the double arrow in Fig. 2, and thus causes a change in the size of the air gap G formed therebetween toward the corresponding side of the extruded pitch fiber. The presence of the oval shaped slots 226 and 262 in the nozzle body halves 22 allows vertical raising and lowering of the air plates 58 and thus changing the setback of these air plates relative to the nozzle nose 108 where the extrusion holes 90 open at the apex of the nose 108 of the triangular cross-section nozzle.

Die gesamte Beschreibung und die Vorteile, die hier für die Düsenkörper angegeben sind, treffen auch auf thermoplastische Materialien in derselben Weise wie auf Pech oder kohlehaltige Materialien zu. Während die Durchflußraten und Temperaturen für den Prozeß, der geschmolzene Thermoplaste verwendet, unterschiedlich sein können, trifft die Beschreibung der Wirkungsweise der Düse auf Thermoplaste zu.The entire description and advantages given here for the nozzle bodies also apply to thermoplastic materials in the same way as they do to pitch or carbonaceous materials. While the flow rates and temperatures may be different for the process using molten thermoplastics, the description of the operation of the nozzle applies to Thermoplastics.

Für den Prozeß der Erfindung geeignete thermoplastische Materialien umfassen Polyolefine einschließlich Homopolymere, Copolymere, Terpolymere, etc.. Geeignete Materialien schließen Polyester, wie Poly(methylmetacrylate) und Poly(ethylenterephtate) ein. Ebenso geeignet sind Polyamide wie Poly(hexamethylen adipamide), Poly(omegacarproamide) und Poly(hexamethylen sebacamide). Ebenso geeignet sind Polyvinyle wie z.B. Polystyrol. Andere Polymere können ebenfalls verwendet werden, wie Polytrifluorochlorethylene. Polyolefine werden bevorzugt. Diese umfassen Homoplymere und Copolymere der Familen der Polypropylene, Polyethylene und anderer höherer Polyolefine. Die Poylethylene umfassen LDPE, HDPE, LLDPE und Polyethylene von sehr geringer Dichte.Thermoplastic materials suitable for the process of the invention include polyolefins including homopolymers, copolymers, terpolymers, etc. Suitable materials include polyesters such as poly(methyl methacrylate) and poly(ethylene terephthalate). Also suitable are polyamides such as poly(hexamethylene adipamide), poly(omegacarproamide) and poly(hexamethylene sebacamide). Also suitable are polyvinyls such as polystyrene. Other polymers may also be used such as polytrifluorochloroethylene. Polyolefins are preferred. These include homopolymers and copolymers of the families of polypropylene, polyethylene and other higher polyolefins. The polyethylenes include LDPE, HDPE, LLDPE and very low density polyethylene.

Das US-Patent Nr. 4,078,124 von Prentice offenbart verschiedene thermoplastische Bahnmaterialien, ihre Charakteristika und ihre Produktion.U.S. Patent No. 4,078,124 to Prentice discloses various thermoplastic sheet materials, their characteristics and their production.

Die Schmelzblasdüse der vorliegenden Erfindung ergibt eine verbesserte Steuerung und gleichförmigere Faserdurchmesser, wobei sie eine wesentliche Zunahme der Luftdurchflußraten gestattet, wie z.B. 80 SCFM gegenüber 60 und Lufttemperaturen von 321ºC (610º F) bis 327ºC (620ºF), um denselben durchschnittlichen Durchmesser aufrechtzuerhalten. Im Betrieb kann sich die Temperatur an der Extrusionsdüsenspitze im Bereich von 299º C bis 307ºC (570ºF bis 558ºF) bewegen. Durch die Verwendung einer Düsenspitze mit 20 Löchern pro Zoll (2,5 cm) und einem Durchmesser der Extrusionslöcher von 0,3 mm (0,012 Zoll) und mit einem gegenüber den Luftplatten zu jeder ihrer Seiten hin um 0,28 mm (0,011 Zoll) nach vorne gesetzten Düsenspitze ist ein verbesserter Betrieb erzielt worden. Der Montagerahmen erleichtert das Entfernen der Düse als Einheit und eine schnelle Abtrennung zwischen den Luftkammern und den Luftverteilern, welche diese entlang der jeweiligen Seiten der verlängerten Düse versorgen. Mit einem gegenüber konventionellen Düsenkörpern verbreiterten Düsenkörper bewegt die Erfindung die Heizpatronen vom kleiderbügelförmigen Schlitz oder dem Hohlraum nach außen, und mit der vergrößerten Metallmasse der Düsenkörper-Hälften wird eine effektivere und einheitlichere Erwärmung der Extrusionsflüssigkeit vom Einlaßkanal durch den kleiderbügelartigen Hohlraum und die Extrusionsmündungen 90 erreicht. Desweiteren erlaubt dieses den Heizpatronenbohrungen 38 mit den Rillen 66, die die Luftablenker-Anordnungen 52 tragen, ausgerichtet zu sein. Dies ermöglicht es, daß die Bohrungen vollständig durch die Düsenkörper-Hälften gebohrt werden können, wodurch die Verwendung von Gewindestopfen mit Absenkungen an der unteren Oberfläche der Düsenkörper-Hälften an den Rillen 66 möglich wird, um die Bohrungen durch das Eindrehen in die Absenkungen zu verschließen. So kann, wenn notwendig und lediglich durch Entfernen der Luftplatten und der aufzunehmenden und aufnehmenden Luftablenkungs-Körper zum Vereinfachen der Zwangsentfernung der Heizpatronen durch Einsetzung von Stangen Zugriff auf die die Heizpatronen tragenden Bohrungen durch die Gewindestopfen genommen werden. Als Resultat hiervon können die Heizpatronenbohrungen wiederum sehr knapp gegenüber dem Durchmesser der Heizpatrone bemessen werden, unabhängig von der Tatsache, daß die Heizpatronen in ihrer Mitte zum Anschwellen neigen. Somit können die Heizpatronen, sogar wenn sie aufgrund von Ausdehnungsproblemen festgeklemmt werden, axial von einem oder dem anderen Ende der Düsenkörper-Hälften ausgetrieben werden. Der gute Oberflächenkontakt zwischen den Heizpatronen und den Düsenhälften in den Bohrungen ergibt eine Beheizung der Harzflüssigkeit in dem kleiderbügelförmigen Schlitz oder Hohlraum unter Bedingungen hoher Wärmeübergangseffektivität, wobei eine genaue Steuerung der Harzschmelztemperatur gewährleistet ist.The meltblowing die of the present invention provides improved control and more uniform fiber diameters while allowing a significant increase in air flow rates, such as 80 SCFM versus 60 and air temperatures of 321ºC (610º F) to 327ºC (620º F) to maintain the same average diameter. In operation, the temperature at the extrusion die tip in the range of 299º C to 307º C (570º F to 558º F). Improved operation has been achieved by using a die tip with 20 holes per inch (2.5 cm) and extrusion hole diameters of 0.3 mm (0.012 in.) and with the die tip set forward of the air plates by 0.28 mm (0.011 in.) on each side thereof. The mounting frame facilitates removal of the die as a unit and quick separation between the air plenums and the air manifolds that feed them along respective sides of the extended die. With a nozzle body that is wider than conventional nozzle bodies, the invention moves the heating cartridges outward from the coat hanger slot or cavity, and with the increased metal mass of the nozzle body halves, more effective and uniform heating of the extrusion fluid from the inlet channel through the coat hanger cavity and the extrusion orifices 90 is achieved. Furthermore, this allows the heating cartridge bores 38 to be aligned with the grooves 66 that carry the air deflector assemblies 52. This allows the bores to be drilled completely through the nozzle body halves, thereby enabling the use of threaded plugs with countersunk holes on the lower surface of the nozzle body halves at the grooves 66 to close the bores by screwing into the countersunk holes. Thus, if necessary and only by Removing the air plates and the male and female air deflector bodies to facilitate forced removal of the heater cartridges, access to the bores carrying the heater cartridges can be gained through the threaded plugs by inserting rods. As a result, the heater cartridge bores can again be sized very close to the diameter of the heater cartridge, regardless of the fact that the heater cartridges tend to swell in their center. Thus, even if the heater cartridges become jammed due to expansion problems, they can be driven axially from one end or the other of the nozzle body halves. The good surface contact between the heater cartridges and the nozzle halves in the bores results in heating of the resin liquid in the coat hanger-shaped slot or cavity under conditions of high heat transfer efficiency, ensuring precise control of the resin melt temperature.

Die vorliegende Erfindung wendet vorteilhafterweise das Einrillen der Seitenwand der Luftkammern an, die in flächiger Verbindung mit der äußeren Fläche der Düsenkörper-Hälften stehen, wobei die flachen Rillen bewirken, daß mit dem Düsenkörper ein Totluftraum zur Wärmeisoliation von den Luftkammern gegenüber den Düsenkörperhälften geschaffen wird. Solche flachen Vertiefungen und die Totlufträume, die dadurch definiert werden, können mit geeigneten wärmeisolierenden Material gefüllt werden, um die Wärmeisolation zwischen dem Düsenkörper und der Luftkammer zu verstärken. Ein solches Material kann aus einer Hochtemperatur-Graphitverbindung aufgebaut sein. Dasselbe gilt für die Totlufträume 198 und 204, die durch die flachen Vertiefungen in der Basis 190 und dem Schenkel 192 des aufzunehmendem Luftablenkungs- Blocks 54 definiert werden, welcher entsprechend der Bodenfläche oder Wand 68 des Schlitzes 66 und der Seitenwand 72 dieser Rille in den diese aufnehmenden Düsenkörper-Hälften 22 zugewandt ist. Diese Anordnungen minimieren den Wärmeverlust von den Düsenkörper-Hälften an den durch die verwirbelnde Passage strömenden verfeinernden Luftstrom, welche durch die beabstandeten gegenüberliegenden aufzunehmenden und aufnehmenden Luftablenkungs-Körper oder Blöcke 54, 56 definiert ist.The present invention advantageously uses the grooving of the side wall of the air chambers which are in planar connection with the outer surface of the nozzle body halves, the shallow grooves causing a dead air space to be created with the nozzle body for thermal insulation of the air chambers from the nozzle body halves. Such shallow depressions and the dead air spaces defined thereby can filled with suitable heat insulating material to enhance the thermal insulation between the nozzle body and the air chamber. Such material may be constructed of a high temperature graphite compound. The same applies to the dead air spaces 198 and 204 defined by the shallow depressions in the base 190 and leg 192 of the male air deflector block 54 which respectively face the bottom surface or wall 68 of the slot 66 and the side wall 72 of that groove in the female nozzle body halves 22. These arrangements minimize heat loss from the nozzle body halves to the attenuating air stream flowing through the swirling passage defined by the spaced opposed male and female air deflector bodies or blocks 54, 56.

Vorteilhafterweise sind die Luftplatten 58 quer zu und weg von der im Querschnitt dreieckförmigen Düsenspitzennase verschiebbar, um die Luftzwischenräume zu entsprechenden Seiten der Düsenspitzennase hin zu variieren, wo die Extrusionslöcher 90 sich zu den verfeinernden Luftströmen hin öffnen, die am Extrusionspunkt und von dessen gegenüberliegenden Seiten her gegen das extrudierte Material ausgerichtet sind. Weiterhin können die Luftplatten stufenweise von der Düsenspitzennase nach hinten oder nach vorne eingestellt werden, wobei sie vorzugsweise leicht hinterhalb der Düsenspitzennase angeordnet sind, um die Beeinflussung der Luftströme durch das Anhäufen der ausgegebenen Flüssigkeit an den zueinanderhingewandten Spitzen der Luftplatten zu vermeiden. Die Montage der Luftplatten an dem aufnehmenden Luftablenkungs-Block gestattet das seitliche Verschieben der Luftplatten relativ zu den diese tragenden Blöcken, während es die stufenweise Einstellung vertikal von den Luftplatten zur Einstellung der Rücksetzung vereinfacht, wobei dies alles in einer einfachen, aber zweckdienlichen Weise durch Verwendung geeigneter Verriegelungsschrauben, verlängerter Schlitze und Ausrichtungsstifte erreicht wird, die normalerweise wahlweise in glatten Bohrungslöchern in den Düsenkörper-Hälften und dem aufnehmendem Luftablenker-Block 56 angeordnet sind. Die Ausbildungen, mit denen gegenüberliegenden Oberflächen der aufzunehmenden und aufnehmenden Luftablenkungs- Blöcke für die Luftablenkungs-Anordnung versehen sind, stellen unregelmäßige und verwirbelnde Wege zum Vermitteln von Turbulenzen an die dämpfende Luftströme vor dem Ablassen über zweifache Zwischenräume G gegen das extrudierte Material zur Verfügung, wo es die Extrusionslöcher 90 an der Düsenspitzennase 108 verläßt. Die Turbulenzen, die während der Luftbewegung von den Luftkammern durch die Ablaßzwischenräume G zur Verfeinerung erzeugt werden, können am besten mit Bezug auf Fig. 2 und Pfeile ersichtlich werden, die diesen Luftfluß zeigen.Advantageously, the air plates 58 are slidable transversely toward and away from the triangular cross-sectioned nozzle tip nose to vary the air gaps to respective sides of the nozzle tip nose where the extrusion holes 90 open to the attenuating air streams directed against the extruded material at the extrusion point and from opposite sides thereof. Furthermore, the air plates can be adjusted incrementally from the nozzle tip nose backwards or forwards, preferably being positioned slightly rearward of the nozzle tip nose. to avoid interference with the air flows by accumulation of the dispensed liquid at the facing tips of the air plates. Mounting of the air plates to the female air deflector block permits lateral displacement of the air plates relative to the blocks supporting them while facilitating step-by-step adjustment vertically of the air plates for setting the setback, all of this being accomplished in a simple but convenient manner by use of suitable locking screws, elongated slots and alignment pins which are normally selectively located in smooth bore holes in the nozzle body halves and the female air deflector block 56. The formations provided on opposing surfaces of the male and female air deflector blocks for the air deflector assembly provide irregular and swirling paths for imparting turbulence to the dampening air streams prior to exhausting over double gaps G against the extruded material where it exits the extrusion holes 90 at the nozzle tip nose 108. The turbulence created during the movement of air from the air chambers through the exhaust gaps G for attenuation can best be appreciated by reference to Fig. 2 and arrows showing this air flow.

Obwohl die Erfindung im einzelnen gezeigt und mit Bezug auf eines ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, wird es dem Fachmann wohl verstanden sein, daß verschiedene Abwandlungen in Form und Details dabei gemacht werden können, ohne vom Sinn der Erfindung abzuweichen oder deren Rahmen zu verlassen.Although the invention has been shown in detail and described with reference to a preferred embodiment thereof, it will be understood by those skilled in the art that various modifications in form and details may be made therein without departing from the spirit or scope of the invention.

Gemäß dem erfinderischen Verfahren und in Bezug auf die Zeichnungen wird ein thermoplastisches Polymer, wie Polypropylen z.B. in einem Extruder (nicht gezeigt) verarbeitet und durch den Extruder in die Düse 14 am Einlaßkanal oder Loch 42 (Fig. 1, 2 und 4) zur Zuführung in den kleiderbügelförmigen Hohlraum 86 und zum nachfolgenden Schmelzblasen gepreßt, wie hier für das Verarbeiten von kohlehaltigen Fasern beschrieben ist.According to the inventive method and with reference to the drawings, a thermoplastic polymer such as polypropylene, for example, is processed in an extruder (not shown) and forced through the extruder into the die 14 at the inlet port or hole 42 (Figs. 1, 2 and 4) for delivery into the coat hanger-shaped cavity 86 and subsequent melt blowing as described herein for processing carbonaceous fibers.

Das thermoplastische Polymer wird aus der Reihe von Extrusionsmündungen oder Löchern mit kleinen Durchmessern 90 in den Gasstrom gepreßt, welcher das Polymer zu Fasern verfeinert, welche auf einer bewegten Sammeleinrichtung (nicht gezeigt), wie einer Trommel zum Ausformen einer kontinuierlichen Matte, gesammelt werden.The thermoplastic polymer is forced from the series of small diameter extrusion orifices or holes 90 into the gas stream which attenuates the polymer into fibers which are collected on a moving collector (not shown) such as a drum for forming a continuous mat.

Die Eigenschaften und die Qualität von Verbundmatten aus thermoplastischen Polymeren oder anderen Verbundformen, die durch Schmelzblasen erzeugt werden, können merklich variieren, was von den Verfahrensbedingungen und deren Steuerung abhängt. D.h. Produkteigenschaften und Charakteristika wie Zugwiderstand und Reißfestigkeit sind sehr stark durch Luftdurchflußrate, Polymerdurchflußrate, Lufttemperatur und Polymertemperatur beeinflußt. Diese Verfahrensbedingungen sind besonders über die Länge oder das Profil der extrudierten Fasern und des Luftmessers wichtig. Einige Herstellungsversuche sind in der Vergangenheit wegen der Unmöglichkeit der Steuerung der Luftflußkonsistenz entlang der Länge des Luftmessers aufgegeben worden.The properties and quality of composite mats made from thermoplastic polymers or other composites produced by melt blowing can vary considerably depending on the process conditions and their control. Ie product properties and characteristics such as tensile strength and tear strength are greatly influenced by air flow rate, polymer flow rate, air temperature and polymer temperature. These process conditions are particularly important over the length or profile of the extruded fibers and the air knife. Some manufacturing attempts have been abandoned in the past due to the inability to control air flow consistency along the length of the air knife.

Ein weiter Bereich von Verfahrensbedingungen kann gemäß dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, abhängig vom gewählten thermoplastischen Material und der notwendigen Eigenschaften der Gewebebahn/des Produkts. Jede Betriebstemperatur des thermoplastischen Materials ist akzeptierbar, solange das Material von der Düse extrudiert wird, um ein Verbundprodukt zu bilden. Ein akzeptierbarer Bereich der Temperatur für thermoplastisches Material in der Düse und folglich die ungefähre Temperatur des Düsenkopfes um das Material herum ist 177 bis 482ºC (350 bis 900ºF). Ein bevorzugter Bereich ist 204 bis 399ºC (500 bis 750ºF). Für Polypropylen ist ein sehr bevorzugter Bereich 204 bis 360ºC (500 bis 650ºF).A wide range of process conditions can be used in accordance with the process of the invention, depending on the thermoplastic material chosen and the required properties of the web/product. Any operating temperature of the thermoplastic material is acceptable as long as the material is extruded from the die to form a composite product. An acceptable range of temperature for thermoplastic material in the die and hence the approximate temperature of the die head around the material is 177 to 482°C (350 to 900°F). A preferred range is 204 to 399°C (500 to 750°F). For polypropylene, a very preferred range is 204 to 360°C (500 to 650°F).

Jede Betriebstemperatur der Luft im Luftmesser ist akzeptierbar, solange sie die Produktion eines verwendbaren Verbund- bzw. non-woven-Produkts gestattet. Ein akzeptierbarer Bereich ist 177 bis 482º C (350 bis 900ºF), ein bevorzugter Bereich ist 204 bis 360ºC (500 bis 650ºF).Any operating temperature of the air in the air knife is acceptable as long as it allows the production of a usable composite or non-woven product. An acceptable range is 177 to 482º C (350 to 900º F), a preferred range is 204 to 360ºC (500 to 650ºF).

Die Durchflußraten des Thermoplastes und der Luft können, abhängig von den extrudierten thermoplastischen Materialien, dem Abstand des Extrusionskopfes von der Aufnahmeeinrichtung und den verwendeten Temperaturen, stark variieren. Ein akzeptierbarer Bereich des Verhältnisses des Gewichts der Luft zum Gewicht des Polymers ist ungefähr 20 : 500, üblicher 30 : 100 für Polypropylene. Typische Polymer-Durchflußraten variieren von ungefähr 0,3 bis 1,5 g/Loch/min., vorzugsweise ungefähr 0,5 bis 1,0.The flow rates of the thermoplastic and air can vary widely depending on the thermoplastic materials being extruded, the distance of the extrusion head from the take-up device, and the temperatures used. An acceptable range of the ratio of the weight of air to the weight of polymer is about 20:500, more usually 30:100 for polypropylenes. Typical polymer flow rates vary from about 0.3 to 1.5 g/hole/min., preferably about 0.5 to 1.0.

Bei einem bevorzugten Prozeß gemäß der Erfindung wird der Düsenkörper von sieben Gruppen von Heizpatronen erwärmt, wobei jede Gruppe individuell und unabhängig steuerbar ist, um die Variation des Gewichtsprofils entlang der Länge der Düse für verschiedene Harze und verschiedenen Durchfluß zu gestatten.In a preferred process according to the invention, the nozzle body is heated by seven groups of heating cartridges, each group being individually and independently controllable to allow variation of the weight profile along the length of the nozzle for different resins and different flow rates.

Die Erwärmungszone kann sich über die Harzzuführungszone (Kleiderbügel-Sektion) hinaus erstrecken, um den Wärmeverlusteffekt von den Enden der Düsenanordnung zu eliminieren.The heating zone can extend beyond the resin feed zone (coat hanger section) to eliminate the heat loss effect from the ends of the nozzle assembly.

Die Einheitlichkeit der Luftgeschwindigkeit entlang der Länge der Düse ist für die Zurverfügungstellung einer Gewebebahn von einheitlichem Gewicht unverzichtbar. Die Ausgestaltung der Luftkammern gewährleistet eine einheitliche Umbildung des Luftflusses von zwei (vorzugsweise) Einlaßstellen mit großem Durchmesser zu einer Vielzahl von Löchern kleinen Durchmessers, wobei von jeder von diesen Luft bei einer einheitlichen Geschwindigkeit über die volle Länge der Düse austritt. Wenn erwünscht, können Einsätze (nicht gezeigt) in den Lufteinlaßrohren in den Luftkammern 24 zur Zurverfügungstellung einer speziellen einheitlichen oder uneinheitlichen Verteilung der Austrittsgeschwindigkeit von den kleinen Löchern im Rohr 26 modifiziert werden. Zur einheitlichen Verteilung und Vermischung von Gas hat der Einsatz ein Glockenkurvenprofil, wodurch der Durchflußraum am Mittelpunkt des Rohrs 26 sehr schmal ist, z.B. 3,2 mm (1/8 Zoll) von der Wand des Rohrs 26 und konisch zum vollen Durchflußraum an den Enden des Rohrs 26 verlaufend. Das Gas tritt vorzugsweise aus einem Schlitz oben am Rohr 26 aus, vermischt sich in den oberen Ecken der Kammer 164, vermischt sich wieder in dem Bodenabschnitt unter dem Rohr 26 und wird dann in die Luftpassage im Düsenkörper hinein beschleunigt.The uniformity of the air velocity along the length of the nozzle is essential for providing a A uniform weight fabric web is essential. The design of the plenums provides uniform transformation of air flow from two (preferably) large diameter inlet locations to a plurality of small diameter holes, each of which discharges air at a uniform velocity along the full length of the nozzle. If desired, inserts (not shown) in the air inlet tubes in the plenums 24 can be modified to provide a specific uniform or non-uniform distribution of exit velocity from the small holes in tube 26. To provide uniform distribution and mixing of gas, the insert has a bell curve profile whereby the flow space at the center of tube 26 is very narrow, e.g. 3.2 mm (1/8 inch) from the wall of tube 26 and tapering to the full flow space at the ends of tube 26. The gas preferably exits from a slot at the top of the tube 26, mixes in the upper corners of the chamber 164, mixes again in the bottom portion below the tube 26, and is then accelerated into the air passage in the nozzle body.

Die Verlängerung der Düsenspitze und der Luftmesser von gut über 4 Zoll (10 cm) der aktiven Düsenspitzenlänge resultiert in der Beseitigung von Wirbelströmen, die die Qualität der Gewebebahn an den Kanten negativ beeinflussen würden.The extension of the nozzle tip and air knife of well over 4 inches (10 cm) of the active nozzle tip length results in the elimination of eddy currents that would negatively affect the quality of the fabric web at the edges.

Einstellungsmerkmale der Anordnung, die die unabhängige, präzise und reproduzierbare Variation der Breite des Luftzwischenraums und das Heraussetzen oder Rücksetzen der Düsenspitze relativ zum Luftmesser zur Verfügung stellen, ermöglichen die Auswahl oder optimale Werte für den Luftspalt und die Rücksetzung für jedes vorgegebene Harz. Die Optimierung kann auf die Qualität der Gewebebahn oder die Wirtschaftlichkeit der Produktion oder beides gerichtet sein.Adjustment features of the assembly, which provide independent, precise and reproducible variation of the width of the air gap and the protrusion or recession of the nozzle tip relative to the air knife, enable the selection of optimal values for the air gap and recession for any given resin. Optimization can be directed towards the quality of the fabric or the economics of production or both.

Die Wärmeisolierung des Harzes und der Luftdurchflußpassagen voneinander bietet die Möglichkeit, die Düse mit Harz- und Lufttemperaturen auf merklich verschiedenen Höhen, in manchen Fällen vorzugsweise mehr als 56ºC (100ºF) Unterschied, zu betreiben, ein Merkmal, welches die Möglichkeit der Herstellung von Bahnmaterial hoher Qualität und das Optimieren des Herstellungsverfahrens stark verbessert. Dies ist besonders günstig, aber nicht auf Polyolefine, Polyamide und Polyester beschränkt. Es stellt auch die Möglichkeit zum Anpassen der Gewebebahn zur Verfügung, um spezielle Eigenschaften hervorzubringen.Thermally isolating the resin and air flow passages from each other provides the ability to operate the die with resin and air temperatures at significantly different levels, preferably more than 56ºC (100ºF) different in some cases, a feature which greatly improves the ability to produce high quality sheet material and optimize the manufacturing process. This is particularly beneficial, but not limited to, polyolefins, polyamides and polyesters. It also provides the ability to tailor the fabric sheet to produce special properties.

EXAMPLE

Unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung mit einer 50,8 cm- (20 Zoll) Düsenanordnung wurde ein Verbundvlies bzw. non-woven-Bahn von sehr einheitlichen Maß-, Form- und Qualitätseigenschaften aus Exxon #3145 High Melt Flow Polypropylen-Harz hergestellt. Zwei Durchläufe wurden gemacht: Der erste bei einer Harztemperatur von 300ºC und einer Lufttemperatur von 300ºC, der zweite bei einer Harztemperatur von 285ºC und einer Lufttemperatur von 285ºC. Das Luftvolumen war 11300 1/min (400 cfm). Jeder Durchlauf dauerte 2 Stunden. In jedem Fall wurde zerstäubtes Wasser bzw. Wassersprühnebel nach der Abgabe und vor der Aufnahme auf die dünner werdenden Fasern aufgegeben.Using the apparatus described above with a 50.8 cm (20 inch) nozzle arrangement, a composite nonwoven web of very uniform Dimensional, shape and quality properties were made from Exxon #3145 High Melt Flow polypropylene resin. Two runs were made: the first at a resin temperature of 300ºC and an air temperature of 300ºC, the second at a resin temperature of 285ºC and an air temperature of 285ºC. The air volume was 11300 rpm (400 cfm). Each run lasted 2 hours. In each case, atomized water or water spray was applied to the thinning fibers after release and before pickup.

Das Harz wurde ConAir-Trichtern zugeführt und der Düse von einem David Standard 6,35 cm (2 1/2 inch)-Extruder zugeführt, wobei eine Nichols Zenith Dosierpumpe verwendet wurde. Die Luft wurde der Düse durch einen Ingersoll Rand Kompressor und einen Armstrong Lufterwärmer zugeführt. Ein Mikroprozessor wurde zum Steuern des Durchflusses und zur Aufzeichnung aller Funktionen verwendet. Für jeden Durchlauf wurden vier 51 cm (20 Zoll) breite Gewebebahnen von 10, 20, 30 und 50 g/m² auf einen Trommelaufnehmer aufgenommen. Da der Prozessor auf das Aufrechterhalten eines einheitlichen Luftdurchflußgeschwindigkeitsprofils entlang des Luftmessers eingestellt war, war jede Gewebebahn von gleichförmiger Größe, Faserverteilung und Gewichtsverteilung über die volle Breite. Dies wurde erreicht, weil die Ausgestaltung der Düse den kontinuierlichen Betrieb des Luftdurchflusses mit weniger als 10 % Geschwindigkeitsänderung über die Länge des Luftmessers und praktisch keine Variation der Lufttemperatur oder Harztemperatur gestattet. Die Gewebebahnen waren weich (softhand) und wurden mit sinkender Temperatur fester.Resin was fed into ConAir hoppers and delivered to the die from a David Standard 2 1/2 inch (6.35 cm) extruder using a Nichols Zenith metering pump. Air was delivered to the die through an Ingersoll Rand compressor and an Armstrong air heater. A microprocessor was used to control flow and record all functions. For each run, four 20 inch (51 cm) wide webs of 10, 20, 30 and 50 gsm were taken up onto a drum take-up. Since the processor was set to maintain a uniform air flow velocity profile along the air knife, each web was of uniform size, fiber distribution and weight distribution across the full width. This was achieved because the design of the die allowed for continuous operation of the air flow with less than 10% velocity change. over the length of the air knife and virtually no variation in air temperature or resin temperature was allowed. The fabric panels were soft (softhand) and became firmer as the temperature decreased.

Claims

1. A method of making composite nonwoven fabric from carbonaceous fibers, in which a carbonaceous material is extruded through a series of extrusion holes (132) in a triangular cross-sectional die head (108) of a die body (20), while gas discharged along the entire length of the die head (108) onto each side of the extruded molten resin attenuates the molten resin as fibers in a plane away from the die openings and the attenuated fibers are collected on a receiver, the gas being fed from a tube (26c) into an air chamber (24) and from there to a plurality of flow distribution holes (184) in the die body (20) which lead to a longitudinal groove (66) in the die body (20), the groove defining an assembly (194) for gas deflection therein to mix the streams of gas blowing out of the flow distribution holes (184), characterized in that the carbonaceous material is a thermoplastic polymer, and that the gas is brought to a substantially uniform velocity along the length of the nozzle by blowing the tube (26c) through a slot or a plurality of holes (27) into the air chamber (24) so that gas is provided at a uniform velocity along the length of the air chamber (24) and so in the various flow distribution holes (184) distributed along the nozzle body (20), the gas being blown out at a substantially uniform velocity along the length of the nozzle body (20) to attenuate the fibers.

2. The method of claim 1, wherein the gas is substantially isolated from the nozzle body, whereby the gas temperature and the molten resin temperature are independently controlled.

3. A process according to claim 1 or 2, wherein the thermoplastic polymer is a polyolefin.

4. The process of claim 3 wherein the polyolefin is polypropylene.

5. The process of claim 4 wherein the polypropylene is emitted from the die head at about 204 to 360ºC (500 to 650ºF).

6. A method according to claim 4 or 5, wherein the gas is air emitted from the gas slots at 204 to 360ºC (500 to 650ºF).

7. A method according to any preceding claim, further comprising thermally isolating the gas flow in the nozzle body from the flow of thermoplastic polymer in the nozzle body by providing dead air spaces along the majority of the path of the longitudinal groove, the dead air spaces being between the groove and the majority of the region of the body which contacts the thermoplastic polymer.

8. A method according to any preceding claim, wherein the temperature of the polymer in the nozzle body and the temperature of the gas in the longitudinal groove differ by at least 56ºC (100ºF).