DE69727136T2

DE69727136T2 - Mikrodenier Vliesstoffe hergestellt unter Verwendung modularer Spinndüseneinheiten

Info

Publication number: DE69727136T2
Application number: DE69727136T
Authority: DE
Inventors: Anthony Fabbricante; Gregory F. Ward; Thomas Fabbricante
Original assignee: Polymer Group Inc
Current assignee: Nonwoven Technology Inc Oyster Bay Ny Us
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: DE69727136D1; WO1999004950A1; EP0893517A2; EP0893517B1; AU4469897A; EP0893517A3; US6114017A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrodenier-Vliesbahnen und ihr Herstellungsverfahren unter Verwendung von modularen Düseneinheiten in einem Extrusions- und Blasverfahren.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Seit vielen Jahre sind thermoplastische Harze extrudiert worden, um Fasern und Bahnen zu bilden. Die so erzeugten Vliesbahnen sind für viele Anwendungen kommerziell nutzbar, einschließlich Windeln, Damenhygieneprodukte, Arzt- und Schutzbekleidung, Filter, Geotextilien und dergleichen.
Eine äußerst wünschenswerte Eigenschaft der Fasern, die verwendet werden, um Vliesbahnen für gewisse Anwendungen herzustellen, besteht darin, dass sie so fein wie möglich sind. Fasern mit kleinen Durchmessern, kleiner als 10 Mikron, führen zu einer besseren Ergiebigkeit und einer höheren Opazität. Fasern mit kleinem Durchmesser sind auch wünschenswert, da sie die Verwendung von geringeren Flächengewichten oder Gramm pro Quadratmeter Vlies gestatten. Ein geringeres Flächengewicht wiederum verringert die Kosten von Produkten, die aus Vliesen hergestellt sind. Bei Filtrationsanwendungen erzeugen Fasern mit kleinem Durchmesser entsprechend kleine Poren, welche die Filtrationswirkung des Vlieses vergrößern.
Die gebräuchlichsten der Polymer-zu-Vlies-Verfahren sind die Spinnvlies- und Schmelzblasverfahren. Sie sind in den USA und der ganzen Welt wohlbekannt. Zwischen Schmelzblas- und Spinnvliesverfahren gibt es einige gemeinsame allgemeine Prinzipien. Die bedeutendsten sind die Verwendung von thermoplastischen Polymeren, die bei hoher Temperatur durch kleine Öffnungen extrudiert werden, um Filamente bzw. Endlosfasern zu bilden, sowie wie die Verwendung von Luft, um die Filamente zu strecken und sie zu einem sich bewegenden Auffangsieb zu transportieren, wo die Fasern zu einer Faserbahn bzw. einem Flor oder einem Faservlies verschmolzen werden.
Bei dem typischen Spinnvliesverfahren ist die Faser in der Länge im Wesentlichen fortlaufend bzw. ununterbrochen und besitzt einen Faserdurchmesser, der typischerweise im Bereich von 20 bis 80 Mikron liegt. Das Schmelzblasverfahren andererseits erzeugt typischerweise kurze nicht-fortlaufende bzw. unterbrochene Fasern, die einen Faserdurchmesser von 2 bis 6 Mikron aufweisen.
Kommerzielle Schmelzblasverfahren, wie durch das U.S. Patent 3,849,241 an Buntin, et al. gelehrt, verwenden Polymerströmungsmengen bzw. -fließgeschwindigkeiten von 1 bis 3 Gramm pro Öffnung pro Minute bei Extrusionsdrücken von 2756 bis 6890 Kilopascal (400 bis 1000 psig) und erwärmte Hochgeschwindigkeitsluftströme, die aus einer Druckluftquelle von 4134 oder mehr Kilopascal (60 oder mehr psig) entwickelt werden, um die extrudierte Faser lang zu strecken und zu zerbrechen. Dieses Verfahren verkleinert auch den Faserdurchmesser um einen Faktor von 190 (Durchmesser der Düsenöffnung dividiert durch den mittleren Durchmesser der fertigen Faser), verglichen mit einem Durchmesserverkleinerungsfaktor von 30 bei Spinnvliesverfahren. Die typische Schmelzblasdüse lenkt die Luftströme aus zwei benachbart zur Öffnung gelegenen entgegengesetzten Düsen bzw. Austrittsöffnungen so, dass sie unter einem spitzen Winkel in einem feststehenden Abstand unterhalb des Polymeröffnungsauslasses aufeinander treffen. In Abhängigkeit vom Luftdruck und der Luftgeschwindigkeit und der Polymerströmungsmenge können die resultierenden Fasern nicht fortlaufend oder im Wesentlichen fortlaufend sein. In der Praxis weisen jedoch die unter Verwendung von akzeptierten Schmelzblasverfahren und kommerzieller Praxis hergestellten fortlaufenden Fasern einen großen Durchmesser auf, sind schwach und haben keinen technischen Vorteil. Folglich sind die Fasern in kommerziellen schmelzgeblasenen Bahnen fein (2–10 Mikron Durchmesser) und kurz, wobei sie typischerweise weniger als 12,7 mm (0,5 Inches) lang sind.
In der Vliesindustrie ist es wohlbekannt, dass Polymerströmungsmengen pro Öffnung mindestens 1 Gramm pro Minute pro Öffnung betragen müssen, um sowohl unter einem Geräte- und Produktgesichtspunkt beim Schmelzblasen von Polymeren wettbewerbsfähig zu sein, wie durch das U.S. Patent 5,271,883 an Timmons et al. offenbart. Wenn dies nicht der Fall ist, sind zusätzliche Düsen oder Strahlen erforderlich, um Vliese mit kommerziell akzeptabler Geschwindigkeit zu erzeugen. Da der Körper, der die Düsenenden enthält, sowie die Düsenenden selbst, wie sie bei üblichen kommerziellen Schmelzblasdüsensystemen verwendet werden, in der Herstellung sehr teuer sind, machen Mehrfachdüsenkörper Systeme mit geringen Polymer- und geringen Luftströmungsmengen unter einem betrieblichen und wirtschaftlichen Gesichtspunkt nicht arbeitsfähig. Es ist zudem anerkannt, dass die hohen Luftgeschwindigkeiten, die mit den sehr großen Luftvolumina verbunden sind, die in einem typischen Schmelzblassystem erzeugt werden, um die Auffangvorrichtung herum beträchtliche Turbulenz erzeugen. Diese Turbulenz verhindert die Verwendung von mehreren Reihen von Düsenöffnungen, insbesondere wenn die Auffangvorrichtung aus technischen oder Produktgründen sehr nahe bei den Düsenöffnungen liegt. Zudem machen die äußerst hohen Bearbeitungskosten mehrere Reihen von in einem einzigen Düsenkörper enthaltenen Düsenöffnungen aus Kostengründen unmöglich.
Gegenwärtig ist die Technik des Blasens oder Streckens von Fasern, die aus den verschiedenen wärmeextrudierbaren organischen und anorganischen Materialien zusammengesetzt sind, auf die Verwendung von Unterschallluftströmen begrenzt, obwohl das Erreichen von Überschallströmen bei gewissen Schmelzblas- und Spinnvliesanwendungen vorteilhaft wäre. Jedoch ist es aus der Fluiddynamik wohlbekannt, dass eine speziell gestaltete konvergente-divergente Düse verwendet werden muss, um in kompressiblen Fluiden, wie Luft, Überschallströme zu erzeugen. Jedoch ist es praktisch unmöglich, durch Bearbeitung einer monolithischen Düse das richtige konvergente-divergente Profil für eine Düse bereitzustellen, speziell wenn eine große Anzahl von Düsen in einem kleinen Raum gefordert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die jetzige Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von Vliesbahnen, Vliesen oder Faservliesen, bei dem eine Mehrzahl von Filamenten mit geringen Strömungsmengen pro Öffnung aus einem einzigen modularen Düsenkörper oder einer Reihe von modularen Düsenkörpern extrudiert wird, wobei jeder Düsenkörper eine oder mehrere Reihen von Düsenenden enthält. Die modulare Konstruktion gestattet es, das jede Düsenöffnung in Abhängigkeit von der Komponentenplattenausführung der modularen Düse von bis zu acht Luftdüsen bzw. Luftstrahldüsen flankiert wird.
Die Luft, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um die Filamente zu Strecken, weist einen bedeutend geringeren Druck und ein bedeutend geringeres Volumen auf, als die, die augenblicklich in kommerziellen Anwendungen verwendet wird. Die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden Entdeckung, dass unter Verwendung der modularen Düsenausführung in einer Schmelzblaskonfiguration mit geringem Luftdruck und geringen Polymerströmungsmengen pro Öffnung fortlaufende Fasern von äußerst gleichförmiger Größenverteilung erzeugt werden, welche Fasern und ihre resultierenden ungebundenen Bahnen, verglichen mit typischen ungebundenen Schmelzblas- oder Spinnvliesbahnen eine beträchtliche Festigkeit zeigen. Zudem wird in den Bahnen der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Selbstbindung erzeugt. Weiter ist es auch möglich, bis zu 0,1 Mikron feine nicht-fortlaufende Fasern zu erzeugen, indem konvergierende-divergierende Überschalldüsen verwendet werden.
Zu Zwecken einer Definition der Luftströmungseigenschaften der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass der Begriff "blasen" blasen, strecken und ziehen einschließt. Bei dem typischen Spinnvliessystem sind die einzigen verfügbaren Kräfte, um die Faser zu strecken, wenn sie aus der Düsenöffnung austritt, die Streck- oder Ziehluft. Diese Strömung ist parallel zum Faserpfad. Bei dem typischen Schmelzblassystem sind die Kräfte, die verwendet werde, um die Faser zu strecken, unter einem schrägen Winkel auf die Oberfläche einfallend ausgerichtet. Die vorliegende Erfindung verwendet Luft, um die Faserstreckung durch Kräfte zu erzeugen, die in Abhängigkeit vom gewünschten Endergebnis sowohl parallel zum Faserpfad und auf den Faserpfad einfallend sind.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung der in der US-Anmeldung mit der Serial Number 08/370,383 von Fabbricante, et al. beschriebenen modularen Extrusionsdüsenvorrichtung eine einzigartige Vliesbahn zu erzeugen, wobei speziell geformte Platten in einer sich wiederholenden Serie kombiniert werden, um eine Folge von leicht und wirtschaftlich herzustellenden modularen Düseneinheiten zu erzeugen, die dann in einem Düsengehäuse eingeschlossen werden, das ein Rahmen oder eine Halterung ist, welche die modulare Plattenstruktur enthält und an die Ausführung der Einlässe für geschmolzenes Polymer und erwärmte Luft angepasst ist. Die Kosten einer nach dieser Erfindung hergestellten Düse betragen ungefähr 10 bis 20% der Kosten einer äquivalenten Düse, die durch traditionelle maschinelle Bearbeitung eines monolithischen Blocks hergestellt worden ist. Es ist auch entscheidend, festzustellen, dass es praktisch unmöglich ist, eine Düse mit mehreren Reihen von Düsenöffnungen und mehreren Reihen von Luftstrahldüsen maschinell zu bearbeiten.
Wegen der modularen Düsenerfindung und der ihr innewohnenden Wirtschaftlichkeit der Herstellung ist es möglich, ohne hohe Kapitalkosten mehrere Reihen von Düsenöffnungen und mehrere Düsenkörper zu verwenden. Dies wiederum gestattet geringe Strömungsmengen pro Öffnung mit der gleichzeitigen Fähigkeit, geringe Schmelzdrücke zur Faserextrusion und geringe Luftdrücke zur Streckung dieser Filamente zu verwenden. Als ein Beispiel erzeugen bei einer experimentellen Schmelzblasdüsenkonfiguration Strömungsmengen von weniger als 0,1 Gramm pro Öffnung pro Minute und unter Verwendung von erwärmter Luft mit 34 Kilopascal (5 psig) Druck eine starke Bahn mit Selbstbindung aus 2-Mikron-Fasern. Die Bahn kann auch einer thermischen Bindung unterzogen werden, um für eine sogar noch größere Festigkeit zu sorgen, indem konventionelle Heißkalandriertechniken verwendet werden, wobei die Kalandrierwalzen ein eingraviertes Muster aufweisen oder eben sein können.
Ein anderes unerwartetes Ergebnis besteht darin, dass wegen des geringen Luftdrucks und der geringen Strömungsvolumia, obwohl die Düsenkörper mehrere Reihen von Düsenenden enthalten, praktisch keine resultierende Turbulenz vorhanden ist, die eine Verwirrung von Fasern erzeugen und Verarbeitungsprobleme erzeugen würde.
Ein weiteres unvorhergesehenes Ergebnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Kombination von mehreren Reihen von Düsenöffnungen mit mehreren versetzten Luftstrahldüsen, die alle mit geringem Polymer- und Luftdruck arbeiten, keine Polymer- und Luftdruckausgleichsprobleme innerhalb der Düse erzeugen. Folglich sind der Faserdurchmesser, die Faserextrusionseigenschaften und das Bahnerscheinungsbild äußerst gleichförmig.
Eine weitere Erfindung besteht darin, dass die erzeugte Bahn Eigenschaften eines schmelzgeblasenen Materials aufweist, wie sehr feine Fasern (von 0,6 bis 8 Mikron Durchmesser), kleine Zwischenfaserporen, hohe Opazität und Selbstbindung, jedoch weist sie überraschenderweise auch Eigenschaften eines Spinnvliesmaterials auf, wie im Wesentlichen fortlaufende Fasern und hohe Festigkeit, wenn sie unter Verwendung eines Heißkalanders einer Bindung unterzogen worden ist.
Eine weitere Erfindung besteht darin, dass wenn eine Düse unter Verwendung einer Reihe von konvergierenden-divergierenden Austrittsöffnungen, entweder in getrennten Luftstrahldüsen oder in durchgehenden Schlitzen, die Überschallziehgeschwindigkeiten erzeugen können, wobei die Strömung aus den Austrittsöffnungen parallel zur Mittellinie der Düsenöffnungen ist, welche Düsenöffnungen einen Durchmesser von mehr als 0,38 mm (0,015 Inches) aufweisen, die ohne die Verwendung eines Abschreckluftstroms erzeugte Bahn feine Fasern (je nach Düsenöffnungsgröße, Polymerströmungsmengen und Luftdrücken von 5 bis 20 Mikron Durchmesser), kleine Zwischenfaserporen, eine gute Opazität und Selbstbindung besitzt, jedoch besitzt sie überraschenderweise Eigenschaften eines Spinnvliesmaterials, wie im Wesentlichen fortlaufende Fasern und hohe Festigkeit, wenn sie unter Verwendung eines Heißkalanders einer Bindung unterzogen worden ist. Es ist wichtig, zu bemerken, dass ein Abschreckstrom leicht in die Düsenkonfiguration integriert werden kann, falls durch spezifische Produktanforderungen erforderlich.
Eine weitere Erfindung besteht darin, dass wenn eine Düse unter Verwendung einer Reihe von konvergierenden-divergierenden Düsen, die Überschallziehgeschwindigkeiten erzeugen können, wobei der zwischen der Achse der Düsenöffnungen und der Überschallluftaustrittsöffnungen gebildete Winkel zwischen 0° und 60° variiert, und welche Düsenöffnungen einen Durchmesser von mehr als 0,13 mm (0,005 Inches) aufweisen, die erzeugte Bahn feine Fasern (von 0,1 bis 2 Mikron Durchmesser je nach Düsenöffnungsgröße, Polymerströmungsmengen und Luftdrücken), äußerst kleine Zwischenfaserporen, eine gute Opazität und Selbstbindung aufweist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein neuartiges Verfahren zur Extrusion von im Wesentlichen fortlaufenden Filamenten und Fasern unter Verwendung von geringen Polymerströmungsmengen pro Düsenöffnung und geringem Luftdruck, was eine neuartige Vliesbahn oder einem neuartigen Vliesstoff ergibt, der geringe mittlere Faserdurchmesser, eine verbesserte Gleichförmigkeit, einen engen Bereich von Faserdurchmessern und eine bedeutend höhere Festigkeit in ungebundenem Zustand als eine typische schmelzgeblasene Bahn aufweist. Wenn das Material einer thermischen Punktbindung unterzogen wird, weist es eine ähnliche Festigkeit wie Spinnvliese aus demselben Polymer und mit demselben Flächengewicht auf. Dies erlaubt die Herstellung von kommerziell nutzbaren Bahnen mit einem Flächengewicht von weniger als 12 Gramm/Quadratmeter.
Ein anderes wichtiges Merkmal der erzeugten Bahnen sind ihre ausgezeichneten Flüssigkeitssperreigenschaften, welche das Aufbringen von über 50 cm Wasserdruck auf die Bahnen ohne ein Eindringen von Flüssigkeit gestatten.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die modularen Düseneinheiten innerhalb eines Düsengehäuses gemischt werden können, womit gleichzeitig verschiedene Faserdurchmesser und -konfigurationen gebildet werden, welche gleichzeitig extrudiert werden, und, wenn sie auf einem Auffangsieb oder einer Auffangtrommel gesammelt werden, eine Bahn liefern, bei der man die Faserdurchmesser entlang der Z-Achse oder Dicke der Bahn basierend auf den Durchmessern der Düsenöffnungen in der Maschinenrichtung des Düsenkörpers variieren lassen kann (wobei die Maschinenrichtung die X-Achse und die Richtung quer zur Maschinenrichtung die Y-Achse ist).
Noch ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass mehrere extrudierbare Materialien gleichzeitig innerhalb derselben Extrusionsdüse durch eine Ausführung mit mehreren Polymereinlasssystemen eingesetzt werden können.
Ein noch anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, dass man sowohl Fasern aus unterschiedlichem Material und verschiedenen Faserdurchmessern oder Konfigurationen hat, die gleichzeitig aus dem Düsengehäuse extrudiert werden, weil innerhalb eines Extrusionsdüsengehäuses mehrere extrudierbare geschmolzene thermoplastische Harze und mehrere Extrusionsdüsenkonfigurationen verwendet werden können.
Die neuartigen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angesehen werden, sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen angegeben. Die Erfindung selbst wird jedoch, sowohl im Hinblick auf ihren Aufbau und ihre Funktionsweise, zusammen mit zusätzlichen Zielen und Vorteilen derselben am besten aus der nachfolgenden Beschreibung der speziellen Ausführungsformen verständlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
Es versteht sich, dass jedes der oben beschriebenen Elemente, oder zwei oder mehr zusammen, auch eine nützliche Anwendung bei anderen Arten von Konstruktionen finden können, die sich von der oben beschriebenen Art unterscheiden, einschließlich Bahnen, die von thermoplastischen Polymeren, thermoelastischen Polymeren, Glas, Stahl und anderen extrudierbaren Materialien abstammen, welche imstande sind, feine Fasern von kommerziellem und technischem Wert zu bilden, jedoch nicht darauf beschränkt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale werden ohne weiteres nach dem Lesen der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 eine die primäre Platte und die sekundäre Platte zeigende Schnittansicht ist, welche die Anordnung der verschiedenen Zufuhrschlitze zeigt, wo sowohl ein Strom von geschmolzenem thermoplastischem Harz und ein Luftstrom durch die modulare Düse vorhanden ist und sowohl die Polymerdüsenöffnung und die Luftstrahldüse in der primären Platte enthalten sind.
2 zeigt, wie primäre und sekundäre Düsenplatten in der modularen Plattenkonstruktion verwendet werden können, um 4 Reihen von Düsenöffnungen und die gewünschten Luftstrahldüsenaustrittsöffnungen für jede Düsenöffnung bereitzustellen.
3 ist eine Draufsicht auf drei Varianten der Anbringung von Düsenöffnungen und ihren jeweiligen Luftstrahldüsenaustrittsöffnungen in einem Düsenkörper mit drei Reihen von Düsenöffnungen in Richtung quer zur Maschinenrichtung.
4 veranschaulicht die Integration einer konvergierenden/divergierenden Überschallaustrittsöffnung in einer primären modularen Düsenplatte zur Erzeugung von Überschallluft oder anderen Fluidströmungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON EINIGEN DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Schmelzblasverfahren verwendet typischerweise einen Extruder, um das Thermopolymer zu erwärmen und zu schmelzen.
Das geschmolzene Polymer tritt dann durch eine Dosierpumpe hindurch, die das Polymer zum Düsensystem zuführt, wo es mittels eines Hindurchtritts durch kleine Öffnungen in der Düse, die verschiedentlich als Düsenöffnungen, Spinndüse oder Düsenaustrittsöffnungen bezeichnet werden, in Faserform gebracht wird. Durch die Einwirkung von Hochtemperaturblasluft wird die austretende Faser gestreckt und ihr Durchmesser wird verkleinert. Wegen der sehr hohen Geschwindigkeiten beim üblichen kommerziellen Schmelzblasen werden die Fasern während des Streckvorgangs zerbrochen. Das Ergebnis ist eine Bahn oder ein Vlies aus kurzen Fasern, die einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 10 Mikron aufweisen, je nach den anderen Prozessvariablen, wie Öffnungsgröße, Lufttemperatur und Polymereigenschaften, einschließlich Schmelzfluss, Molekulargewichtverteilung und Polymerarten.
Bezug nehmend auf 1 der Zeichnungen, wird eine modulare Düsenplattenanordnung 7 durch abwechselnde Nebeneinanderreihung von primären Düsenplatten 3 und sekundären Düsenplatten 5 in einer sich fortsetzenden Folge gebildet. Ein faserbildendes geschmolzenes thermoplastisches Harz wird unter Druck in den von der sekundären Düsenplatte 5 und der primären Düsenplatte 3 und der sekundären Düsenplatte 5 gebildeten Schlitz 9 gedrückt. Das noch unter Druck stehende geschmolzene thermoplastische Harz kann sich dann ungehindert gleichförmig über den durch die abwechselnde Nebeneinanderreihung von primären Düsenplatten 3 und sekundären Düsenplatten 5 in einer sich fortsetzenden Folge gebildeten seitlichen Hohlraum 8 hinweg ausbreiten. Das geschmolzene thermoplastische Harz wird dann durch die durch die Nebeneinanderreihung der sekundären Platten auf beiden Seiten der primären Platte 3 gebildete Öffnung 6 extrudiert, wobei eine Faser gebildet wird. Die Größe der Öffnung, die durch die Nebeneinanderreihung der Platten gebildet wird, ist abhängig von der Breite des Düsenschlitzes 6 und der Dicke der primären Platte 3. Die primäre Platte 3 wird in diesem Fall benutzt, um zwei Luftstrahldüsen 1 benachbart zur Düsenöffnung bereitzustellen. Es sollte erkannt werden, dass die sekundäre Platte ebenfalls benutzt werden kann, um zwei zusätzliche Luftstrahldüsen benachbart zur Düsenöffnung bereitzustellen.
Der Winkel, der zwischen der Achse der Düsenöffnung und dem Luftstrahldüsenschlitz gebildet wird, der die Luftdüse, Luftaustrittsöffnung oder Öffnung 6 bildet, kann zwischen 0° und 60° variieren, obwohl bei dieser Ausführungsform ein 30°-Winkel bevorzugt wird. In einigen Fällen kann die Anforderung bestehen, dass die Austrittsöffnung trichterförmig ist.
Bezug nehmend auf 2, zeigt diese, wie die modularen primären und sekundären Düsenplatten ausgeführt sind, um mehrere Reihen von Düsenöffnungen und Luftstrahldüsen einzuschließen. Die Platten werden in derselben Weise zu einer Düse zusammengesetzt, wie in 1 dargestellt.
Bezug nehmend auf 3, sehen wir eine Draufsicht auf die Platzierung von Düsenöffnungen und Luftstrahlaustrittsöffnungen in drei verschiedenen Düsenkörpern, in den 3a, 3b und 3c jeweils mit 3 Reihen 21, 22, 23 von Düsenöffnungen und Luftstrahldüsen in der Maschinenrichtung der Düse. Das Ergebnis ist eine Matrix von Luftaustrittsöffnungen und Schmelzeöffnungen, wobei ihr Abstand und ihre Ausrichtung von der Platten- und Schlitzausführung und der Dicke der primären und sekundären Platte(n) abhängen. 3a zeigt ein System, bei dem die Düsenöffnungen 20 und die Luftstrahldüsen 17 in der primären Platte 24 angeordnet sind, wobei die sekundäre Platte 25 nur die Polymer- und Luftdurchlässe enthält. Bei dieser Ausführungsform weist jede Düsenöffnung entlang der Breite der Düsenanordnung unmittelbar benachbart dazu acht Luftstrahldüsen auf. Zwei Strahlen aus jeder primären Platte treffen direkt auf die aus der Düsenöffnung austretende Faser auf, während die anderen sechs dazu beitragen, die Faser mit einem benachbarten Strom zu ziehen.
3b zeigt ein System, bei dem die Düsenöffnungen 20 nur in der primären Platte angeordnet sind, und die Luftstrahldüsen sowohl in der primären 26 und der sekundären Platte 27 angeordnet sind, wodurch auf beiden Seiten der Reihe von Düsenöffnungen ein durchgehender Luftschlitz 18 erzeugt wird.
3c zeigt ein System, bei dem die Düsenöffnungen 20 nur in der primären Platte 28 und die Luftstrahldüsen in den sekundären Platten 29 angeordnet sind, wodurch auf beiden Seiten der Reihe von Düsenöffnungen Luftstrahldüsen 19 erzeugt werden. Ohne direkt auf die Faser aufzutreffen bildet dieser benachbarte Strom einen Sog und trägt dazu bei, die Kontinuität der Faser zu bewahren, ohne sie zu zerbrechen. Diese Konfiguration sieht vier Luftstrahldüsen pro Düsenöffnung vor.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist aus dem obigen ersichtlich, dass eine nebeneinandergereihte Folge von nur primären Platten eine Schlitzdüse liefern würde, die zur Folienbildung verwendet werden könnte.
Folglich bietet die vorliegende Erfindung die Fähigkeit, die Luft- und Schmelzedüsenmatrix über eine praktisch unbegrenzte Strecke in seitlicher und axialer Richtung zu verlängern. Für den Fachmann wird ersichtlich, wie die Polymer- und Lufteinlasssysteme vorzusehen sind, um sich am besten an das spezielle System anzupassen, das gerade aufgebaut wird. Bei dieser speziellen Ausführungsform sieht die modulare Düsenkonstruktion benachbart von jeder Düsenöffnung insgesamt 4 Luftaustrittsöffnungen zum Blasen vor, obwohl es möglich ist, bis zu 8 Austrittsöffnungen benachbart von jeder Düsenöffnung zu integrieren. Die Luft, die bei Temperaturen von bis zu 482°C (900°F) vorliegen kann, sorgt für einen Reibsog an der Faser und macht sie feiner. Der Grad der Verfeinerung und der Verkleinerung des Faserdurchmessers hängt von der Schmelztemperatur, dem Düsendruck, dem Luftdruck, der Lufttemperatur und dem Abstand vom Düsenöffnungsaustritt zur Oberfläche des Auffangsiebs ab.
Auf dem Fachgebiet ist es wohlbekannt, dass sehr hohe Luftgeschwindigkeiten Fasern in einem größeren Maß als geringe Geschwindigkeiten Strecken werden. Fluiddynamische Überlegungen begrenzen durch einen Schlitz erzeugte Luftgeschwindigkeiten auf Schallgeschwindigkeit. Obwohl bekannt ist, wie sich mit konvergenten-divergenten Düsen Überschallströme erzeugen lassen, ist dies bei der Schmelzblas- oder Spinnvliestechnologie nicht erfolgreich verwirklicht worden. Es wird angenommen, dass dies auf die beträchtliche Schwierigkeit oder Unmöglichkeit der Erzeugung einer großen Anzahl von konvergenten-divergenten Austrittsöffnungen in einem kleinen Raum bei der konventionellen monolithischen Düsenherstellung zurückzuführen ist.
4 zeigt, wie dies innerhalb der modularen Düsenplattenkonfiguration erreicht werden kann. Nur eine primäre Platte 3 ist dargestellt. In der Praxis wäre die sekundäre Platte ähnlich wie diejenige, die in 1 dargestellt ist. Die primäre Platte enthält eine Düsenöffnung 6 und zwei konvergierende-divergierende Austrittsöffnungen. 4 zeigt, wie der seitliche Luftdurchlass 14 Druckluft zum konvergierenden Kanalteil 13 liefert, der in einem kurzen, mit dem divergierenden Kanalteil 11 verbundenen Öffnungsteil 12 endet, und, in diesem Fall, zwei einfallende Überschallströme liefert, die auf die aus der Düsenöffnung austretende Faser auftreffen. Diese Anordnung liefert sehr hohe Streck- und Bruchkräfte, die zu sehr feinen (weniger als 1 Mikron Durchmesser) kurzen Fasern führen.
Diese allgemeine Verfahren einer Verwendung von modularen Düsen, um eine Mehrzahl von konvergierenden-divergierenden Austrittsöffnungen zu erzeugen, kann auch verwendet werden, um innerhalb eines konventionellen Schlitzziehsystems, wie es augenblicklich bei der Spinnvliesherstellung verwendet wird, eine Überschallströmung zu erzeugen, indem eine Anordnung verwendet wird, bei der die konvergierenden-divergierenden Austrittsöffnungen parallel zur Düsenöffnungsachse sind, anstatt geneigt, wie in 4 dargestellt. Eine Alternative zu den zwei Luftaustrittsöffnungen pro Düsenöffnungsanordnung besteht darin, die Austrittsöffnungsanordnung aus 3b zu verwenden, bei der die primären und sekundären Platten sämtlich konvergierende-divergierende Austrittsöffnungen enthalten, was zu einer durchgehenden konvergierenden-divergierenden Schlitzaustrittsöffnung führt.
Bei der typischen Schmelzblasanwendung liegt der Extrusionsdruck zwischen 400 und 1000 pounds per square Inch. Dieser Druck bewirkt, dass sich das Polymer wegen der für viskoelastische Fluide eigentümlichen rückbildbaren elastischen Scherbeanspruchung ausdehnt, wenn es die Düsenöffnung verlässt. Je höher der Druck, um so größer ist die Düsenquellerscheinung. Folglich ist bei hohen Drücken der Ausgangsdurchmesser des Extrudats bis zu 25% größer als der Düsendurchmesser, was die Faserdurchmesserverkleinerung schwieriger macht. Bei der vorliegenden Ausführungsform reicht der Schmelzendruck typischerweise von 1378 bis 13780 Kilopascal (20 bis 200 psig). Der spezifische Druck hängt von den gewünschten Eigenschaften der resultierenden Bahn ab. Geringere Drücke führen zu weniger Düsenquellung, was zu einer weiteren Verkleinerung der Durchmesser der fertigen Faser beiträgt.
Die verfeinerten Fasern werden auf einer Auffangvorrichtung aufgefangen, die aus einem porösen Zylinder oder einem Endlossieb besteht. Die Oberflächengeschwindigkeit der Auffangvorrichtung ist veränderlich, so dass das Flächengewicht der Produktbahn vergrößert oder verkleinert werden kann. Es ist wünschenswert, auf der stromabwärtigen Seite des Zylinders oder Siebs einen Unterdruckbereich vorzusehen, um die Blasluft zu verteilen bzw. abzuführen und Querströmungen und Turbulenz zu verhindern.
Die modulare Ausführung gestattet die Integration eines Abschreckluftstroms an der Düse in einem Fall, wo eine Oberflächenhärtung der Faser wünschenswert ist. Bei einigen Anwendungen kann ein Bedarf an einem Abschleckluftstrom auf den auf dem Auffangsieb aufgefangenen Fasern bestehen.
Idealerweise sollte der Abstand vom Düsenöffnungsauslass bis zur Oberfläche der Auffangvorrichtung leicht veränderbar sein. In der Praxis reicht der Abstand im Allgemeinen von 76 bis 914 mm (3 bis 36 Inches). Die genaue Abmessung hängt von der Schmelzentemperatur, dem Düsendruck, dem Luftdruck und der Lufttemperatur sowie den bevorzugten Eigenschaften der resultierenden Fasern und Bahn ab.
Die resultierende faserige Bahn oder der resultierende Flor kann eine beträchtliche Selbstbindung aufweisen. Dies ist von den speziellen Bildungsbedingungen abhängig. Wenn eine zusätzliche Bindung erforderlich ist, kann die Bahn einer Bindung unter Verwendung eines erhitzten Kalanders mit glatten Kalanderwalzen oder einer Punktbindung unterzogen werden.
Das Verfahren der Erfindung kann auch verwendet werden, um ein Isoliermaterial zu bilden, indem der Abstand der Auffangeinrichtung von der Düse verändert wird, was zu einer Bahn geringer Dichte aus selbstgebundenen Fasern mit einer ausgezeichneten Elastizität nach einer Kompression führt.
Das Textilerzeugnis dieser Erfindung kann in einer einschichtigen Ausführungsform oder als mehrschichtiges Laminat verwendet werden, bei dem die Schichten aus einer beliebigen Kombination der Produkte der vorliegenden Erfindung plus Folien, gewebten Textilerzeugnissen, Metallfolien, ungebundenen Bahnen, Cellulosefasern, Papierbahnen, sowohl gebunden als auch entbunden, verschiedenen anderen Vliesen und ähnlichen ebenen, zur Laminierung geeigneten Bahnen zusammengesetzt sind. Laminate können durch Heißschmelzbindung, Nadelstanzen, Wärmekalandrierung und jegliches andere, auf dem Fachgebiet bekannte Verfahren gebildet werden. Das Laminat kann auch insitu hergestellt werden, wobei eine Spinnvliesbahn auf eine oder beide Seiten des Textilerzeugnisses dieser Erfindung aufgebracht wird und die Schichten durch Punktbindung unter Verwendung eines Wärmekalanders oder eines beliebigen anderen, auf dem Fachgebiet bekannten Verfahrens verbunden werden.
BEISPIELE
Mehrere Vliesbahnen mit Selbstbindung wurden aus einem 35-Schmelzfluss-Polypropylenharz von Philips mit Schmelzblasqualität unter Verwendung einer modularen Düse hergestellt, die eine einzige Reihe von Düsenöffnungen enthielt. Die Länge einer Seite der quadratischen Spinndüsenöffnungen betrug 0,381 mm (0,015 Inches) und die Strömungsmenge pro Öffnung schwankte von 0,05 bis 0,1 Gramm/Öffnung/Minute bei 1034 Kilopascal (150 psig). Der Luftdruck des erwärmten Luftstroms wurde von 28 bis 69 Kilopascal (4 bis 10 psig) verändert. Der Faserdurchmesser, die Bahnfestigkeit und der hydrostatische Druck (Wassersäule in Inches) wurden gemessen. Die Fasern wurden auf einer Auffangtrommel aufgefangen, die zu einer veränderlichen Oberflächengeschwindigkeit imstande war.
Tabelle 1
Die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren der Erfindung unerwarteterweise einen neuartigen Bahnzustand mit beträchtlicher Selbstbindung mit überraschender Festigkeit im ungebundenen Zustand und mit ausgezeichneten Flüssigkeitssperreigenschaften erzeugte.
Bei einem anderen Beispiel wurden mehrere Vliesbahnen mit Selbstbindung aus einem Polypropylenharz von Philips mit Schmelzblasqualität unter Verwendung einer Düse mit drei Reihen von Düsenöffnungen über die Breite der Düse hergestellt. Die Länge einer Seite der quadratischen Spinndüsenöffnungen betrug 0,015 Inches und die Strömungsmenge pro Öffnung schwankte von 0,05 bis 0,1 Gramm/Öffnung/Minute bei 1034 Kilopascal (150 psig). Der Luftdruck des erwärmten Luftstroms wurde von 27,6 bis 68,9 Kilopascal (4 bis 10 psig) verändert. Die Fasern wurden auf einer Auffangtrommel aufgefangen, die zu einer veränderlichen Oberflächengeschwindigkeit imstande war. Der Faserdurchmesser, die Bahnfestigkeit und der hydrostatische Druck in cm Wassersäule (Inches Wassersäule) wurden gemessen.
Tabelle 2
Unerwarteterweise zeigen die in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse, dass das Verfahren der Erfindung eine neuartige Bahn mit überraschender Festigkeit im ungebundenen Zustand und mit ausgezeichneten Flüssigkeitssperreigenschaften erzeugte.
Bei noch einem anderen Beispiel wurden Vliesbahnen mit Selbstbindung aus einem Polypropylenharz von Philips mit Schmelzblasqualität in einer modularen Düse hergestellt, die eine einzige Reihe von Düsenöffnungen enthielt. In diesem Fall wurde die Ziehluft aus vier konvergierenden-divergierenden Überschallaustrittsöffnungen pro Düsenöffnung bereitgestellt.
Die konvergierenden-divergierenden Überschallaustrittsöffnungen wurden so platziert, dass ihre Achsen parallel zur Achse der Düsenöffnung waren. Der Konvergenzwinkel betrug 7°, und der Divergenzwinkel betrug 7°. Die Länge einer Seite der quadratischen Spinndüsenöffnungen betrug 0,64 mm (0,025 Inches) und die Polymerströmungsmenge pro Öffnung betrug 0,2 Gramm/ Öffnung/Minute bei 1723 Kilopascal (250 psig). Der Luftdruck betrug 103 Kilopascal (15 psig). Die Fasern wurden auf einer Auffangtrommel aufgefangen, die zu einer veränderlichen Oberflächengeschwindigkeit imstande war. Ein Abschreckluftstrom wurde auf die Auffangvorrichtung gerichtet. Faserdurchmesser und Bahnfestigkeit wurden gemessen.
Tabelle 3
Die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren der Erfindung eine neuartige Bahn mit überraschender Festigkeit im ungebundenen Zustand und fortlaufenden Fasern und einem Bahnerscheinungsbild ähnlich wie bei Spinnvliesmaterial erzeugte. Eine mikroskopische Untersuchung der resultierenden Bahnen zeigte ausgezeichnete Gleichförmigkeit, keine Löcher und kein Anzeichen von Zwillingsfasern oder Faserbündeln und Klumpen infolge von Turbulenz.
Bei noch einem anderen Beispiel wurden Vliesbahnen mit Selbstbindung aus einem Polypropylenharz von Philips mit Schmelzblasqualität in einer modularen Düse hergestellt, die eine einzige Reihe von Düsenöffnungen enthielt. In diesem Fall wurde die Ziehluft aus vier konvergierenden-divergierenden Überschallaustrittsöffnungen pro Düsenöffnung bereitgestellt. Die konvergierenden-divergierenden Überschallaustrittsöffnungen waren unter einem 60°-Winkel zur Achse der Düsenöffnung geneigt. Die Länge einer Seite der quadratischen Spinndüsenöffnungen betrug 0,381 mm (0,015 Inches) und die Strömungsmenge pro Öffnung betrug 0,11 Gramm/Öffnung/Minute bei 861 Kilopascal (125 psig). Der Luftdruck der Luftströmung betrug 103 Kilopascal (15 psig). Die Fasern wurden auf einer Auffangtrommel aufgefangen, die zu einer veränderlichen Oberflächengeschwindigkeit imstande war. Faserdurchmesser und Bahnfestigkeit wurde gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
Tabelle 4
Die Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren der Erfindung eine neuartige Bahn mit Fasern mit überraschend kleinem Durchmesser, ausreichender Festigkeit im ungebundenen Zustand und einer Mischung von fortlaufenden und nicht-fortlaufenden Fasern erzeugte. Eine mikroskopische Untersuchung der resultierenden Bahnen zeigte eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit und kein Anzeichen von Zwillingsfasern oder Faserbündeln und Klumpen infolge von Turbulenz.

Claims

Modularer Extrusionsdüsenkörper zum Extrudieren von Fasern aus geschmolzenen synthetischen thermoplastischen Polymerharzen, umfassend: (a) einen Stapel von abwechselnden primären und sekundären Düsenplatten; (b) wobei die primäre und sekundäre Düsenplatte fluchtende obere und untere Ränder aufweisen, die nicht mehr als 0,15 m auseinander liegen; (c) wobei jede der primären und sekundären Düsenplatten eine durchgehende mittlere Öffnung aufweist, wobei die mittleren Öffnungen in den Düsenplatten miteinander kommunizieren, um innerhalb des Düsenkörpers eine einzige durchgehende Druckausgleichskammer zu bilden, die sich durch einen mittleren Bereich des Düsenkörpers erstreckt; (d) wobei der obere Rand von jeder primären Düsenplatte eine Öffnung aufweist, um geschmolzenes Polymerharz aufzunehmen, wobei die Öffnung mit der Kammer kommuniziert, was es dem Polymerharz gestattet, in die Kammer einzutreten, wobei jede Öffnung vom Zufuhrverteiler gleich weit entfernt ist; (e) eine Oberseite des Düsenkörpers, wobei die Gesamtfläche der Öffnungen auf der Oberseite mindestens vierzig Prozent der Gesamtfläche beträgt, die durch die Breite der Öffnung und die über die primären und sekundären Düsenplatten gemessene Länge beschrieben wird; (f) der untere Rand von jeder sekundären Düsenplatte einen Extrusionsschlitz aufweist, der sich bis zu der Kammer erstreckt, wobei die benachbarten primären Düsenplatten mit dem Extrusionsschlitz eine Öffnung für die Extrusion des Polymerharzes bilden; (g) eine Einrichtung zum Abgeben eines Fluidstroms benachbart zu jeder Öffnung, umfassend einen Durchlass, der sich über die Länge des Düsenkörpers erstreckt, wobei er durch sämtliche Düsenplatten hindurchtritt, und einen Kanal in jeder sekundären Düsenplatte aus dem Durchlass bis zu und endend an dem unteren Rand der sekundären Platte in einer Düse zur Abgabe des Fluids benachbart zum extrudierten Harz; (h) ein Vergleichmäßigungskammersegment, gebildet von und innerhalb jeder Kombination von benachbarten primären und sekundären Platten, das ein Volumen von mindestens 2000 mal und nicht mehr als 40000 mal das Volumen der Öffnung aufweist; (i) eine Einrichtung, um die Mehrzahl von Modulen in abgedichteter Ausrichtung miteinander zu halten.
Faservlies mit Fasern mit einem kleineren Durchmesser als 1 Mikron, bei dem die Fasern in der Länge durchgehend, selbstgebunden und in der Zugfestigkeit stärker als durch andere Schmelzblasverfahren hergestellte Fasern sind, und das hergestellt wird gemäß dem Verfahren: (j) Schmelzen von mindestens einem Polymer durch eine Extrusionseinrichtung; (k) Extrudieren des Polymers mit Fließgeschwindigkeiten von weniger als 1 Gramm pro Minute pro Öffnung durch die Düsenöffnungen der modularen Düse nach Anspruch 1, wobei die modulare Düse eine oder mehrere Reihen von Düsenöffnungen in der Maschinenquerrichtung enthält, wobei die Düse von einer Heizeinrichtung erwärmt wird; (l) Blasen des Polymerextrudats, unter Verwendung von erwärmter Luft von mindestens 93°C (200°F), aus zwei oder mehr Niederdruckluftdüsen pro Düsenöffnung, wobei der Luftdruck weniger als 345 Kilopascal (50 psig) beträgt, zu Fasern von 1 Mikron oder weniger Durchmesser, und Ablegen der Fasern auf einer Auffangeinrichtung, die weniger als 1270 mm (50 Inches) von der Düse entfernt ist, um eine Bahn von verteilten Fasern zu bilden, die 4 Gramm oder mehr pro Quadratmeter wiegt.
Isolierbahn geringer Dichte, erzeugt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 2.
Faservlies nach Anspruch 2, bei dem das Polymer aus der Gruppe von Thermopolymeren bestehend aus Olefinen und ihren Copolymeren, Styrolen und ihren Copolymeren, Polyamiden, Polyestern und ihren Copolymeren, halogenierten Polymeren und thermoplastischen Polymeren und ihren Copolymeren ausgewählt ist.
Faservliesbahn, erzeugt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 2, bei der eine Schicht Spinnvlies auf der Bahn abgelegt ist und das resultierende Laminat unter Verwendung eines Heizpunktverbindungskalanders kalandriert ist.
Faservlies, erzeugt nach dem Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine Schicht Spinnmaterial auf jeder Seite der Bahn abgeschieden ist und das resultierende Laminat unter Verwendung eines erwärmten Punktverbindungskalanders kalandriert ist.
Filtermaterial aus der Faservliesbahn nach Anspruch 2, bei dem die Fasern der Bahn, die aus jeder Reihe von Düsenöffnungen erzeugt worden sind, zunehmend kleinere Durchmesser aufweisen, und die Fasern zunehmend kleiner sind und in Abhängigkeit vom Durchmesser der Düsenöffnungen im Bereich von 0,1 bis 10 Mikron liegen.
Elektrostatisch aufgeladene Vliesbahn nach Anspruch 2, die ein Filter ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vliesbahn, das umfasst: (a) Schmelzen von mindestens einem Polymer mittels einer Polymeraufheiz- und Extrusionseinrichtung; (b) Extrudieren des Polymers mit Fließgeschwindigkeiten von weniger als 1 Gramm pro Minute pro Öffnung durch die Düsenöffnungen einer modularen Düse, die eine oder mehrere Reihen von Düsenöffnungen enthält, wobei die Düse durch eine Heizeinrichtung erwärmt wird; (c) Blasen des Polymerextrudats, unter Verwendung von erwärmter Luft von mindestens 93°C (200°F), aus 2 oder mehr Niederdruckluftdüsen pro Düsenöffnung, um Fasern von 20 Mikron oder weniger Durchmesser zu erzeugen, und Ablegen des faserförmig gemachten Polymers auf einer Auffangeinrichtung, um eine Bahn von verteilten Fasern zu bilden, die 4 Gramm oder mehr pro Quadratmeter wiegt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Düse, mit mehr als einer Reihe von Düsenöffnungen, in der Maschinenquerrichtung der Düse verwendet wird und jede Reihe eine zunehmend kleinere Düsenöffnung als die vorangehende Reihe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die modulare Düse Einrichtungen zum Extrudieren von zwei oder mehr Polymeren aus derselben Düse aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem zwei oder mehr Extrusionseinrichtungen in Verbindung mit einer oder mehreren der modularen Düsen verwendet werden, wobei jede der Extrusionseinrichtungen eine oder mehrere modulare Düsen versorgt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Luftdruck weniger als 345 Kilopascal (50 psig) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Fasern auf dem Auffangsieb durch einen Fluidstrom abgeschreckt werden, wobei der Fluidstrom eine Temperatur von weniger als 93°C (200°F) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Düsenöffnungen in getrennten Reihen von unterschiedlichen Durchmessern sind, was Fasern mit unterschiedlichem Durchmesser ergibt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Winkel, der zwischen der vertikalen Achse der Düsenöffnung und dem Austrittsschlitz, der die Luftdüse oder -öffnung bildet, zwischen 0° und 60° variieren kann.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem an Stelle eines Luftschlitzes mit konstantem Querschnitt eine konvergierendedivergierende Düse verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der konvergierende Teil der Düse unter einem Winkel von nicht weniger als 2 Grad und nicht mehr als 18 Grad von der Mittellinie der Düse aus konvergiert, und der divergierende Teil der Düse unter einem Winkel von nicht weniger als 3 Grad und nicht mehr als 18 Grad von der Mittellinie der Düse aus divergiert.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem 2 oder mehr Luftdüsen oder Luftschlitze zu jeder Düsenöffnung benachbart sind.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem Streckluft aus modularen Luftsystemen abgegeben wird, die durchgehende konvergierende-divergierende Düsenschlitze einschließen, wobei die Systeme unterhalb und benachbart von den Düsenöffnungsauslässen angebracht sind, wobei die durchgehenden konvergierenden-divergierenden Düsenschlitze auf beiden Seiten des Polymerextrudats einen Hochgeschwindigkeitsluftvorhang bilden, wobei die Hochgeschwindigkeitsluftvorhänge von den Hochgeschwindigkeitsluftvorhängen von jeglichen benachbarten Düsenöffnungsreihen durch Platten getrennt sein können, die senkrecht zur Oberfläche der modularen Düse angeordnet sind, wobei die Platten einen getrennten Kanal zum Strecken des Extrudats mittels der Hochgeschwindigkeitsluftvorhänge bilden.