熔喷模头尖端组件和方法技术

本公开描述了用于聚合物生产的熔喷方法、组件和系统。在一种这样的实施方式中，熔喷系统在给定某些聚合物材料和生产率的情况下提供了改进的均匀产出和纤维尺寸的减小。在某些熔喷实施方式中，设备可以在被提供为处于热待机模式的同时准备好并快速交换，使得停机维修时间最小化。所公开的熔喷设备可以包括聚合物箱和空气室以及模头尖端组件。在某些实施例中，模头尖端组件可以快速附接到聚合物箱和空气室或从该聚合物箱和空气室移除。在优选的实施例中，熔喷系统包括单一输入(例如，特定类型的聚合物材料)。熔喷系统包括有利于聚合物流动的一些锥形结构。熔喷系统中使用的组装机构使得能够在每次使用时清洁聚合物分布部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】熔喷模头尖端组件和方法临时申请的交叉引用和优先权要求本申请要求于2017年11月22日提交的美国临时专利申请第62/590,037号的权益和优先权，其全部内容出于所有的目的通过引用并入本文。
本公开涉及熔喷设备、熔喷产品以及制造方法。
技术介绍
非织造片材产品(诸如例如，真空袋、沐浴巾、茶袋过滤器)通常由被称为熔喷的常规制造方法制成。相关的生产或制造设备可称为熔喷设备，并且相关产品可以被称为熔喷产品。典型地，制造方法首先将热塑性聚合物熔化成液体或可流动的形式，然后通过喷嘴(也称为模头尖端)挤出聚合物，并在喷嘴周围吹送高速和高温气体以纤维化聚合物并将纤维化的聚合物沉积在表面上，诸如沉积在基底表面上。允许沉积的聚合物固化并形成非织造织物片材。这些非织造片材产品可以用于各种应用，诸如例如过滤、吸附剂、服装和药物输送应用。具有热塑性特性的聚合物由于它们在液态与固态之间转变方面的特性而适合于进行熔喷。转变温度称为玻璃化转变温度，并且根据聚合物的不同而不同。这些聚合物包括例如聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯和聚碳酸酯。因为这些聚合物具有不同的玻璃化转变温度和流动特性(例如，粘度、粘附性等)，熔喷设备通常受限于它们生产具有一定均匀性、纤维尺寸或两者的产品的能力。聚合物纤维的均匀性通常受模头尖端周围的高速空气的均匀性的限制。另外，这些特定的限制可能导致总体有限的生产率，这限制了这些产品的生产率和经济可行性。当两个或更多个熔喷模头尖端在涉及木浆或其他纤维的成形过程中一起使用(诸如在多种形式的过程中)时，这种限制被进一步扩大。
技术实现思路
本公开描述了熔喷方法、组件和系统，在某些实施方式中，这些方法、组件和系统可以改善产品均匀性、纤维尺寸、生产率、聚合物生产性能以及改善的设备和生产操作效率中的一个或多个。在一个特定方面，所公开的熔喷模头尖端组件相比于传统的模头尖端组件在模头尖端周围产生更均匀的高速和高温气流。在某些实施方式中，在给定某些聚合物材料和生产率的情况下，所公开的熔喷系统产生更均匀的产出和减小的纤维尺寸。在一些实施方式中，通过允许更彻底清洁的设备设计，和/或通过使设备准备好(诸如处于热待机状态)以进行更换使得可以减少或最小化停机维修时间，从而可以实现更均匀的产出效率。一般而言，所公开的熔喷设备包括聚合物箱和空气室以及模头尖端组件。在某些实施方式中，模头尖端组件可以快速附接到聚合物箱和空气室或从该聚合物箱和空气室移除。空气室以及供气系统一起可以包括在空气加热的箱中，以便于向模头尖端组件提供空气。供气系统可以通过分布孔进送高速空气，以增加孔中的热传递。这些孔位于使得接收气流的相对应的结构(例如，板)能够使用离开的空气来增加热传递效率的位置。例如，热传递效率可以在气流冲击的模头尖端上或模头尖端上的气孔处或两者处得到增加。模头尖端具有气流，并且所抽吸的聚合物在其喷嘴处会聚，在该喷嘴处，相对侧的高速均匀气流夹带并取出聚合物以进行纤维化。因为在某些实施方式中，在聚合物通路上或喷嘴内或喷嘴附近的气流中没有使用紧固件或不期望的障碍物(因为某些实施方式有意地避免这种具有导致气流障碍的紧固件的构型)，所以不存在对模头尖端喷嘴的期望的空气和/或聚合物供应的中断。特别地，本公开示出了熔喷模头尖端结构的实施例，该熔喷模头尖端结构在喷嘴外表面大约10cm(或4英寸)内或模头尖端的加工区域的内部的气流通道或通路中排除了任何螺栓头或埋头孔加工区域。这大大提高了生产和产品的一致性。在某些实施例中，熔喷系统包括单一输入(例如，聚合物材料)。熔喷系统可以包括便于输入流动的锥形结构。这种锥形结构可以被称为聚合物分布部件。在所公开的熔喷系统的一些实施例中使用的组装机构使得能够在每次使用时比传统的聚合物分配部件更方便和彻底地清洁聚合物分布部件。例如，当安装板与聚合物分布部件一起使用时，可以使用单个聚合物密封件(例如，可以使用单个圆形密封件来代替通道上的多个圆形密封件或细长垫圈)。这使得易于在组装区域离线清洗和在机器中安装简单。当不使用安装板时，在某些实施方式中，可以使用空气室的底板或从熔喷箱的底部入口进行清洁。在特定情况下，在所公开的熔喷系统中使用的模头尖端组件可以以类似于打印机中的墨盒替换的方式用另一替换模头尖端组件替换或互换。在其他情况下，模头尖端组件具有空气输出，该空气输出包括以锐角或其他期望的角度夹带的两股空气流，以提高生产精细聚合物纤维的能力。这可能取决于所使用的聚合物的类型和/或所生产的产品的类型或期望的特性。在其他一些情况下，模头尖端组件还提供新颖的几何设置，诸如缩进距离和尖端到尖端的距离，如详细描述中进一步解释的那样。本公开呈现了模头尖端组件的可以提供优于现有熔喷装置和方法的其他优点的一种或多种实施方式。例如，所公开的模头尖端组件可以以无障碍的方式提供对加热的空气的更优化的使用。在某些实施方式中，模头尖端组件可以根据特定要求适于紧凑尺寸，使得两个或更多个模头尖端组件可以在生产期间(例如，以用于与纸浆纤维结合的构型)布置在一起。在某些实施例中，模头尖端组件具有焊接或机加工强度肋结构，用于提供良好的几何稳定性(图4B至图4D中提供的示例)。在第一总体方面，熔喷模头尖端组件包括安装结构，该安装结构中形成有至少一个聚合物流通路。安装结构被构造成接收聚合物流、形成在其中并被构造成接收第一气流的第一空气通路以及形成在其中并被构造成接收第二气流的第二空气通路。熔喷模头尖端组件进一步包括细长模头尖端，该细长模头尖端具有聚合物流腔室、聚合物流尖端、具有第一冲击表面的第一气流调节通道、具有第二冲击表面的第二气流调节通道、第一成角度侧以及第二成角度侧。细长模头尖端的聚合物流腔室在细长模头尖端的聚合物流腔室的第一开口处与安装结构的至少一个聚合物流通路流体连通。聚合物流腔室被构造成接收来自安装结构的至少一个聚合物流通路的聚合物流的至少一部分。细长模头尖端的聚合物流腔室在第一开口处与细长模头尖端流体连通。细长模头尖端的聚合物流腔室被构造成接收来自第一开口的聚合物流的至少一部分，细长模头尖端的聚合物流腔室在第二开口处与聚合物流尖端流体连通。聚合物流尖端被构造成在第二开口处接收来自聚合物流腔室的聚合物流的至少一部分。在某些实施方式中可被认为是第二开口的聚合物流尖端具有尖端开口，该尖端开口被构造成分配聚合物流中的至少一部分。第一气流调节通道被构造成接收来自安装结构的第一空气通路的第一气流，至少使用第一冲击表面调节第一气流，并邻近细长模头尖端的第一成角度侧分配第一气流。第二气流调节通道被构造成接收来自安装结构的第二空气通路的第二气流，至少使用第二冲击表面调节第二气流，并邻近第二成角度侧分配第二气流。熔喷模头尖端组件进一步包括第一空气板，该第一空气板至少部分地定位成邻近细长模头尖端的第一成角度侧，并被构造成形成第一空气离开通路，该第一空气离开通路被构造成接收从细长模头尖端的第一气流调节通道分配的第一气流，并邻近聚合物流尖端的尖端开口和聚合物流的至少一部分分配第一气流，以至少部分地将这种第一气流与聚合物流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔喷模头尖端组件，包含：/n安装结构，所述安装结构具有形成于其中并被构造成接收聚合物流的至少一个聚合物流通路、形成于其中并被构造成接收第一气流的第一空气通路以及形成于其中并被构造成接收第二气流的第二空气通路；/n细长模头尖端，所述细长模头尖端具有带有第一开口和第二开口的聚合物流腔室、聚合物流尖端、具有第一冲击表面的第一气流调节通道、具有第二冲击表面的第二气流调节通道、第一成角度侧以及第二成角度侧，/n其中所述细长模头尖端的所述聚合物流腔室在所述细长模头尖端的所述聚合物流腔室的所述第一开口处与所述安装结构的所述至少一个聚合物流通路流体连通，并且所述聚合物流腔室被构造成接收来自所述安装结构的所述至少一个聚合物流通路的所述聚合物流的至少一部分，所述细长模头尖端的所述聚合物流腔室在所述第二开口处与所述聚合物流尖端流体连通，/n其中所述细长模头尖端的所述聚合物流尖端被构造成在所述第二开口处接收来自所述聚合物流腔室的所述聚合物流的至少一部分，所述聚合物流尖端具有被构造成分配所述聚合物流的至少一部分的尖端开口，/n其中所述细长模头尖端的所述第一气流调节通道被构造成接收来自所述安装结构的所述第一空气通路的所述第一气流，至少使用所述第一冲击表面调节所述第一气流，并邻近所述细长模头尖端的所述第一成角度侧分配所述第一气流，/n其中所述细长模头尖端的所述第二气流调节通道被构造成接收来自所述安装结构的所述第二空气通路的所述第二气流，至少使用所述第二冲击表面调节所述第二气流，并邻近所述细长模头尖端的所述第二成角度侧分配所述第二气流；/n第一空气板，所述第一空气板至少部分地被定位成邻近所述细长模头尖端的所述第一成角度侧，以形成第一空气离开通路，以接收从所述细长模头尖端的所述第一气流调节通道分配的所述第一气流，并邻近所述聚合物流尖端的所述尖端开口和所述聚合物流的所述至少一部分分配所述第一气流；以及/n第二空气板，所述第二空气板至少部分地被定位成邻近所述细长模头尖端的所述第二成角度侧，以形成第二空气离开通路，以接收从所述细长模头尖端的所述第二气流调节通道分配的所述第二气流，并邻近所述聚合物流尖端的所述尖端开口和所述聚合物流的所述至少一部分分配第二气流；其中所述第一气流和所述第二气流辅助所述聚合物流尖端处的所述聚合物流。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171122 US 62/590,0371.一种熔喷模头尖端组件，包含：
安装结构，所述安装结构具有形成于其中并被构造成接收聚合物流的至少一个聚合物流通路、形成于其中并被构造成接收第一气流的第一空气通路以及形成于其中并被构造成接收第二气流的第二空气通路；
细长模头尖端，所述细长模头尖端具有带有第一开口和第二开口的聚合物流腔室、聚合物流尖端、具有第一冲击表面的第一气流调节通道、具有第二冲击表面的第二气流调节通道、第一成角度侧以及第二成角度侧，
其中所述细长模头尖端的所述聚合物流腔室在所述细长模头尖端的所述聚合物流腔室的所述第一开口处与所述安装结构的所述至少一个聚合物流通路流体连通，并且所述聚合物流腔室被构造成接收来自所述安装结构的所述至少一个聚合物流通路的所述聚合物流的至少一部分，所述细长模头尖端的所述聚合物流腔室在所述第二开口处与所述聚合物流尖端流体连通，
其中所述细长模头尖端的所述聚合物流尖端被构造成在所述第二开口处接收来自所述聚合物流腔室的所述聚合物流的至少一部分，所述聚合物流尖端具有被构造成分配所述聚合物流的至少一部分的尖端开口，
其中所述细长模头尖端的所述第一气流调节通道被构造成接收来自所述安装结构的所述第一空气通路的所述第一气流，至少使用所述第一冲击表面调节所述第一气流，并邻近所述细长模头尖端的所述第一成角度侧分配所述第一气流，
其中所述细长模头尖端的所述第二气流调节通道被构造成接收来自所述安装结构的所述第二空气通路的所述第二气流，至少使用所述第二冲击表面调节所述第二气流，并邻近所述细长模头尖端的所述第二成角度侧分配所述第二气流；
第一空气板，所述第一空气板至少部分地被定位成邻近所述细长模头尖端的所述第一成角度侧，以形成第一空气离开通路，以接收从所述细长模头尖端的所述第一气流调节通道分配的所述第一气流，并邻近所述聚合物流尖端的所述尖端开口和所述聚合物流的所述至少一部分分配所述第一气流；以及
第二空气板，所述第二空气板至少部分地被定位成邻近所述细长模头尖端的所述第二成角度侧，以形成第二空气离开通路，以接收从所述细长模头尖端的所述第二气流调节通道分配的所述第二气流，并邻近所述聚合物流尖端的所述尖端开口和所述聚合物流的所述至少一部分分配第二气流；其中所述第一气流和所述第二气流辅助所述聚合物流尖端处的所述聚合物流。


2.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述细长模头尖端包括容纳所述第一气流调节通道和所述第二气流调节通道的冲击部分。


3.根据权利要求2所述的熔喷模头尖端组件，其中所述细长模头尖端包括颈部部分，所述颈部部分比所述冲击部分窄并阻挡离开所述第一气流调节通道和所述第二气流调节通道的气流。


4.根据权利要求2所述的熔喷模头尖端组件，其中所述冲击部分包括多个能够紧固的孔，用于接收将所述第一空气板和所述第二空气板附着到所述细长模头尖端的所述冲击部分的紧固件。


5.根据权利要求4所述的熔喷模头尖端组件，其中所述细长模头尖端并没有螺纹连接到所述安装结构。


6.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述细长模头尖端以及所述第一空气板和所述第二空气板形成能够更换的盒。


7.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，进一步包含至少一个多孔板，所述至少一个多孔板管控从所述安装结构的所述聚合物流通路到所述聚合物流腔室中的聚合物流。


8.根据权利要求7所述的熔喷模头尖端组件，其中所述至少一个多孔板包括用于过滤和调节所述聚合物流的多个孔。


9.根据权利要求8所述的熔喷模头尖端组件，其中所述至少一个多孔板包括两个堆叠的多孔板，所述两个堆叠的多孔板之间定位有一个或多个网式过滤器。


10.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述第一空气板和所述第二空气板使用平行于所述聚合物流腔室的多个紧固件安装在所述安装结构上。


11.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述第一气流调节通道被构造成接收来自所述安装结构的所述第一空气通路的所述第一气流，调节所述第一气流，将热量从所述第一气流传递到所述细长模头尖端，并且邻近所述细长模头尖端的第一成角度侧分配所述第一气流；并且其中所述第二气流调节通道被构造成接收来自所述安装结构的所述第二空气通路的所述第二气流，调节所述第二气流，将所述热量从所述第二气流传递到所述细长模头尖端，并且邻近所述细长模头尖端的所述第二成角度侧分配所述第二气流。


12.根据权利要求11所述的熔喷模头尖端组件，其中所述第一气流和所述第二气流使得所述模头尖端组件在将所述聚合物流保持处于液态的温度范围内操作。


13.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述聚合物流尖端具有约50度至约90度的外部角度。


14.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述安装结构和所述细长模头尖端是整体件。


15.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述细长模头尖端进一步包含成角度尖端，所述第一空气板进一步包含第一尖端，并且所述第二空气板进一步包含第二尖端，使得所述成角度尖端与所述第一尖端和所述第二尖端的中点之间的竖直距离限定了约0.5mm至约4.0mm的缩进尺寸。


16.根据权利要求15所述的熔喷模头尖端组件，其中所述第一尖端与所述第二尖端之间的距离限定了尖端到尖端的距离，使得所述缩进尺寸与所述尖端到尖端的距离的比率为约0.25至约2.5。


17.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述安装结构的所述至少一个聚合物流通路包括所述聚合物流腔室的所述第一开口附近的开口宽度，使得清洁工具能够接近所述安装结构的所述至少一个聚合物流通路的内表面。


18.根据权利要求17所述的熔喷模头尖端组件，其中所述安装结构的所述至少一个聚合物流通路的所述内表面包括用于分布所述聚合物流的锥形顶表面。


19.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，其中所述第一空气板包括第一外表面，所述第二空气板包括第二外表面，其中所述第一外表面和所述第二外表面形成在约90度与约180度之间的角度。


20.根据权利要求19所述的熔喷模头尖端组件，其中所述第一空气板包括第一外表面，所述第二空气板包括第二外表面，其中所述第一外表面和所述第二外表面形成在约90度与约140度之间的角度。


21.根据权利要求1所述的熔喷模头尖端组件，进一步包含与所述安装结构流体连接用于供应空气和聚合物的熔喷箱，其中所述熔喷箱和所述安装结构在所述模头上方形成高度，使得在控制区域中没有其他障碍物干...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·库克，K·L·布朗，M·T·休斯顿，
申请(专利权)人：挤压集团公司，
类型：发明
国别省市：美国;US