[发明专利]制造纤维的装置及方法

说明书

本申请为国际申请号为PCT/US2004/010574，国家申请号为200480008233.0、申请日为2004年4月7日、发明名称为“制造纤维的装置及方法”的专利申请的分案申请。

发明领域

本发明通常涉及一种制造纤维以及包含纤维的产品的装置和方法。更具体地讲，本发明涉及一种包括高产模具的装置以及纺制纤维的方法。

发明背景

人造纤维以及包含这样的纤维的无纺材料纺织品在工业品和消费品中具有很多不同的用途。例如，人造纤维常用于吸收制品中，如尿布、妇女卫生制品、擦拭物、衣服、外包装、毛巾、薄纸、手术包裹物、睡袍、墙纸、建筑材料、书写介质、过滤器、绝缘体以及在汽车、航空、航海和军事上的应用。由于对具有不同特性的不同类型人造纤维的需要，人们已经提出了许多方法并且发明了许多装置。

一些最流行的纤维成形技术包括熔喷法、湿纺法和干纺法。在每个这样的方法中，纤维材料被软化成易流动的状态并被强制通过模具和/或喷丝头以形成雏形纤维，然后雏形纤维典型地被机械拉伸以形成所需要的末端纤维。纤维的熔喷法通常包括：将热塑性材料熔化；形成纤维；然后冷却热塑性材料以形成固体纤维。湿纺法通常涉及将从聚合物与溶剂的溶液中形成的纤维冲压到凝结池中，例如硫酸钠的水溶液。干纺法典型地涉及将聚合物与溶剂的溶液冲压到空气中以形成固体纤维。通过这些方法形成的纤维常收集在例如传送带的表面上以形成无纺织网，或者进行化学处理或机械操作以改变或提高其性能。熔喷和纺制纤维的方法及装置的实施例在下列专利中描述：授予Lohkamp的美国专利3,825,379；授予Mende的美国专利4,826,415和5,017,112；授予Rhim的美国专利5,445,785；授予Schwarz的4,380,570、5,476,616和6,013,223以及授予Sanborn的6,364,647 B1。

然而，尽管这些所知的方法及装置是成功的，但是本领域仍有改进的必要。例如，期望提供一种更具效率地形成纤维的方法及装置。也期望提供一种形成尺寸更小和/或更均匀的纤维的方法及装置。而且，期望提供一种形成纤维的方法及装置，其中与模具中拉细介质有关的压降比已知的纤维制造装置及方法较小。也期望提供一种形成纤维的方法及装置，其中在装置内的拉细介质与从装置出来后的拉细介质之间的压差的减小，允许在拉细区域的拉细介质中比现有纤维形成方法及装置具有较高的相对溶剂蒸汽含量。甚至还期望提供一种从非热塑性和/或溶剂可溶解材料形成纤维的方法及装置。还进一步期望提供一种包含多排纺孔的高产模具装置，这些纺孔可从非热塑性和/或溶剂可溶解材料形成纤维。还期望提供一种形成纤维的方法及装置，其中与在模具中的拉细介质有关的低压降甚至在拉细介质的流速和/或速度类似于常规模具时也提供高的相对溶剂蒸汽含量。

发明概述

据发现，本发明的装置及方法可解决现有技术的不足并提供一种制造纤维的改进装置及方法。具体地讲，在一个实施方案中，本发明提供一种形成纤维的装置，包括：包括用于接受将要形成纤维的材料的纤维材料供给腔和拉细介质进口的模具组件；包括多个喷嘴和一个或多个拉细介质通道的喷丝头组件，喷嘴设置在喷丝头组件中使得至少一部分喷嘴与纤维材料供给腔流体连通，所述一个或多个拉细介质通道具有最小横截面积；以及至少与一部分喷丝头组件相邻设置的盖板，该盖板在其上具有盖板开口，一个或多个喷嘴可伸进该盖板开口，该盖板开口具有限流横截面积；其中一个或多个拉细介质通道的最小横截面积大于盖板开口的限流横截面积。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种从溶解在溶剂中的材料制造纤维的改进方法，所述方法包括以下步骤：通过包含至少两排喷嘴以形成纤维线的模具供给溶解在溶剂中的纤维制造材料；以及在纤维线周围提供拉细介质，提供拉细介质的方向通常平行于纤维线的方向，使得拉细介质拉长纤维线，拉细介质具有至少约50％的相对溶剂蒸汽含量。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种从溶解在溶剂中的材料制造纤维的改进方法，所述方法包括以下步骤：通过包括至少两排喷嘴和一个具有盖板开口的盖板以形成纤维线的模具供给溶解在溶剂中的纤维制造材料；通过盖板开口以介于约90m/s和约350m/s之间的速度提供拉细介质，提供拉细介质的方向通常平行于纤维线的方向，使得拉细介质拉长纤维线；以及其中拉细介质具有小于约4的压降系数。