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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Bildung von
Fasern und Vliesstoffen mit einem Schmelzblasverfahren. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine verbesserte Düseneinheit
zur Verwendung in einem Schmelzblasverfahren.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
Bilden von Fasern und Vliesstoffen durch Schmelzblasen ist in der
Technik wohl bekannt (siehe zum Beispiel die US-Patente 3.016.599
von R. W. Perry, Jr., 3.704.198 von J. S. Prentice, 3.755.527 von
J. P. Keller et al., 3.849.241 von R. R. Butin et al., 3.978.185
von R. R. Butin et al., 4.100.324 von R. A. Anderson et al., 4.118.531
von E. R. Hauser und 4.663.220 von T. J. Wisneski et al.).
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Das
Schmelzblasen ist ein für
die Bildung von Fasern und Vliesstoffen entwickeltes Verfahren,
bei dem die Fasern durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen
polymeren Materials oder Polymers durch eine Vielzahl von kleinen Öffnungen
gebildet werden. Die so erhaltenen geschmolzenen Fäden oder
Filamente werden in konvergierende Hochgeschwindigkeits-Gasströme eingeleitet,
die die Filamente des geschmolzenen Polymers verdünnen oder
ziehen, um ihren Durchmesser zu verringern. Danach werden die Schmelzblasfasern
durch den schnellen Gasstrom weitertransportiert und auf einer Sammelfläche oder
einem Bildungssieb abgelagert, um eine Vliesstoffbahn aus zufällig verteilten
Schmelzblasfasern zu bilden.
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Im
Allgemeinen wird beim Schmelzblasen eine spezielle Vorrichtung zum
Bilden der Vliesstoffbahnen aus einem Polymer verwendet. Oft fließt das Polymer
aus einer Düse
durch schmale zylindrische Austrittsöffnungen und bildet Schmelzblasfasern.
Die schmalen zylindrischen Austrittsöffnungen können in einer im Wesentlichen
geraden Linie angeordnet sind und in einer Ebene liegen, die eine
V-förmige
Düsenspitze
in zwei Hälften
unterteilt. Typischerweise beträgt
der durch die Außenwände oder
Seiten der V-förmigen
Düsenspitze gebildete
eingeschlossene Winkel 60 Grad und ist nahe einem Paar Luftleit platten
angeordnet, wodurch dazwischen zwei geschlitzte Kanäle entlang
jeder Seite der Düsenspitze
entstehen. Auf diese Weise kann Luft durch diese Kanäle strömen und
auf die Fasern auftreffen, die aus der Düsenspitze austreten, wodurch
diese verdünnt
werden. Als Ergebnis verschiedener fluiddynamischer Aktionen kann
der Luftstrom die Fasern auf Durchmesser von etwa 0,1 bis 10 μm verdünnen; solche
Fasern werden im Allgemeinen als Mikrofasern bezeichnet. Fasern
mit größerem Durchmesser
sind natürlich
auch möglich,
je nach Viskosität
des Polymers und Verarbeitungsbedingungen, wobei die Durchmesser
in einem Bereich von etwa 10 μm
bis etwa 100 μm
liegen.
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In
der Technik sind Untersuchungen im Hinblick auf die Wirkung der Änderung
bestimmter Parameter für
die Verdünnungsluftströme durchgeführt worden.
Die US-Patente 6.074.597 und 5.902.540 beschreiben zum Beispiel
ein Schmelzblasverfahren und eine Vorrichtung mit einer Düseneinheit,
die aus einem Stapel aufeinander geschichteter Platten gebildet
ist, die ausgerichtete Öffnungen
aufweisen, die einen auf beiden Seiten durch Luftströme flankierten
Klebstoffströmungsweg
bilden. Der Klebstoffstrom wird durch die Luftströme gezogen
und verdünnt.
In diesen Patenten wird argumentiert, dass konvergierende Luftströme in den
herkömmlichen
V-förmigen
Düseneinheiten
ineffizient sind, und dass die Luftströme bezogen auf den Klebstoffstrom
nicht konvergierend sein sollten, um die Scherkomponente der Druckluftströme zu maximieren.
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Das
US-Patent 6.336.801 diskutiert die Vorteile der Verwendung von Verdünnungsluft,
die kühler
ist als die Temperatur des Polymers in der Düsenspitze und aus den Düsenauslässen austritt,
als primäres
Ziehmedium. Ein Vorteil ist der, dass die Fasern schneller und effizienter
abkühlen,
was zu einer weicheren Bahn und einer geringeren Wahrscheinlichkeit
der Bildung von unerwünschten
Schüssen
führt.
(Unter „Schuss" versteht man die
Ansammlung von geschmolzenem Polymer am Scheitelpunkt der Düsenspitze,
die schließlich eine
relativ große
Größe erreicht
und aus der Düsennase
nicht als eine Faser ausgestoßen
wird, sondern als ein Tropfen oder „Schuss"). Ein weiterer Vorteil ist der, dass
die schnellere Abkühlung
den erforderlichen Bildungsabstand zwischen der Düsenspitze
und dem Bildungssieb verringern kann, was die Bildung von Bahnen mit
besseren Eigenschaften wie zum Beispiel Aussehen, Ergiebigkeit,
Opazität
und Festigkeit ermöglicht.
Das Patent '801
beschreibt eine neuar tige Düseneinheit,
die Wärme
an der Düsenspitze
konzentriert, um eine gewünschte
Polymerviskosität
aufrechtzuerhalten und dadurch die Verwendung deutlich kühlerer Verdünnungsluft
zu gestatten.
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Die
Technik sucht ständig
nach Möglichkeiten,
das Schmelzblasverfahren zu verbessern, um die Effizienz zu maximieren
und eine verbesserte Schmelzblasbahn bereitzustellen. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Düsenspitzeneinheit für diesen
Zweck.
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ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ziele
und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der nachstehenden Beschreibung
festgelegt oder ergeben sich aus der Beschreibung bzw. durch die
praktische Anwendung der Erfindung.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bilden von Schmelzblasmaterial.
Die Vorrichtung umfasst einen im Allgemeinen V-förmigen Düsenkopfkörper mit einer Düsenspitze, die
einen Düsenspitzenscheitelpunkt
bildet. Ein Kanal, durch den ein geschmolzenes Polymer ausgetragen wird,
ist durch die Düsenspitze
und den Scheitel gebildet. Luftleitplatten sind an einander gegenüberliegenden Seiten
der Düsenspitze
angeordnet und bilden (mit der Düsenspitze)
Luftkanäle,
durch die druckbeaufschlagte Verdünnungsluft zum Düsenspitzenscheitelpunkt
geleitet wird.
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Die
Anmelder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass ein
besonders vorteilhaftes Schmelzblasverfahren durch Verringern des
Konvergenzgrads der Luftkanäle
in den bekannten keil- oder V-förmigen
Düseneinheiten
erhalten wird. Durch sorgfältige
Beobachtung und Versuche haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung
ermittelt, dass die Schussbildung ebenfalls weitgehend das Resultat
eines relativ hohen Grads an Turbulenz ist, die durch divergierende
Luftströme
in herkömmlichen
Düseneinheiten
erzeugt wird. In der Technik ist allgemein angenommen worden, dass
ein eingeschlossener Konvergenzwinkel für die Verdünnungsluftkanäle von etwa
60 Grad für
ein einwandfreies Ziehen des aus dem Düsenspitzenscheitel extrudierten
geschmolzenen Polymers nötig
war, und diese Annahme ist allgemein nicht in Frage gestellt worden. Die
Anmelder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die
Schussbildung deutlich verringert werden kann, ohne die Qualität der hergestellten
Schmelzblasfasern nachteilig zu beeinflussen, indem der Konver genzwinkel
mindestens eines Luftkanals und vorzugsweise die Konvergenzwinkel
beider Luftkanäle
unter Beibehaltung eines relativ hohen Geschwindigkeitsprofils der
aus den Luftkanälen
austretenden Verdünnungsluft
verringert werden. Die Geschwindigkeit der Luft ist abhängig von
einer Reihe von Variablen, einschließlich unter anderem Luftdruck,
Abmessungen und Form des Kanals usw., und kann bei einer gegebenen
Kanalkonfiguration durch Änderung
des Drucks der den Kanälen
zugeführten
Verdünnungsluft
gesteuert werden. Der verringerte Auftreffwinkel der Luftströme im Verhältnis zur
Achse der Düsenspitze
bewirkt eine deutlich verringerte Luftturbulenz am Düsenspitzenscheitelpunkt,
aber die Geschwindigkeit der Luftströme reicht dennoch aus, um das
geschmolzene Polymer zu feinen Fasern zu ziehen.
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Bei
bestimmten Ausführungsformen
von Düseneinheiten
nach der Erfindung beträgt
der eingeschlossene Konvergenzwinkel zwischen den Luftkanälen zwischen
etwa 10 Grad und etwa 20 Grad, so dass jeder Luftkanal einen Konvergenzwinkel
im Verhältnis
zur Längsachse
der Düsenspitze
zwischen etwa 5 Grad und etwa 10 Grad bildet. Es ist nicht erforderlich,
dass die Luftkanäle
jeweils denselben Konvergenzwinkel im Verhältnis zur Achse der Düsenspitze
aufweisen. Ein Kanal kann zum Beispiel einen Konvergenzwinkel von
5 Grad aufweisen, und der andere Kanal kann einen Konvergenzwinkel
von 7 Grad aufweisen. Es kann auch wünschenswert sein, dass nur
einer der Luftkanäle
einen Konvergenzwinkel von weniger als 20 Grad aufweist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
bilden die Luftkanäle
eine erste Konvergenzzone mit einem ersten eingeschlossenen Winkel
und eine zweite Konvergenzzone nahe dem Düsenspitzenscheitelpunkt mit
einem zweiten eingeschlossenen Winkel, der kleiner ist als der erste
eingeschlossene Winkel. Der zweite eingeschlossene Winkel kann in
einem Bereich zwischen etwa 10 Grad und etwa 20 Grad liegen. Der
erste eingeschlossene Winkel kann größer als etwa 30 Grad und insbesondere
etwa 60 Grad sein.
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Die
Luftkanäle
können
verschiedene Konfigurationen und Querschnittsformen aufweisen. Bei
einer bestimmten Ausführungsform
weisen die Luftkanäle
eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche entlang der dem Düsenspitzenscheitelpunkt
benachbarten Konvergenzzone auf, zum Beispiel entlang der zweiten
Konvergenzzone bei der Ausführungsform
mit ersten und zweiten Konvergenzzonen. Die Luftkanäle können eine
variierende Querschnittsfläche
entlang der ersten Konvergenzzone aufweisen.
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Die
Luftkanäle
können
mit einer abgestuften Winkeländerung
zwischen der ersten und der zweiten Konvergenzzone ausgebildet sein.
Alternativ können
die Kanäle
mit einer allmählichen
Winkeländerung
zwischen der ersten und der zweiten Konvergenzzone ausgebildet sein.
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Die
Luftkanäle
können
durch einen Raum zwischen den Luftleitplatten und den Seiten der
Düsenspitze gebildet
sein. Bei dieser Ausführungsform
weist die Düsenspitze
Seitenwände
mit einem ersten Winkel entlang der ersten Konvergenzzone und mit
einem zweiten Winkel entlang der zweiten Konvergenzzone auf. Alternativ können die
Seitenwände
der Düsenspitze
eine graduelle oder radiale Komponente aufweisen, um die Änderung
in der Konvergenz der Luftkanäle
zu definieren.
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Bei
der Ausführungsform,
bei der eine erste Konvergenzzone vor der zweiten Konvergenzzone
mit einem verringerten Konvergenzwinkel zwischen den Luftkanälen angeordnet
ist, kann die Verdünnungsluft
mit einem höheren
Druck als in herkömmlichen
Systemen zugeführt
werden. Die Luft kann zum Beispiel mit einem Druck von bis zu etwa
30 psig im Vergleich zu 10 psig bei vielen herkömmlichen Systemen zugeführt werden. Die
Luft kann mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit oder mit
einem zunehmenden Geschwindigkeitsprofil in Folge der Konvergenz
(das heißt
Verringerung) der Querschnittsprofile der Luftkanäle in der
Richtung zum Düsenspitzenscheitelpunkt
zugeführt
werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in den Abbildungen
gezeigten besonderen Ausführungsformen
ausführlich
beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine isometrische Ansicht einer herkömmlichen Schmelzblasvorrichtung
zur Herstellung einer Vliesstoffbahn.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Düsenspitze
eines herkömmlichen
Düsenkopfes.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Düsenspitze in Diagrammform.
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Düsenkopfeinheit
nach der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer Düsenkopfeinheit
nach der Erfindung.
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6 zeigt
ein Foto eines Prototypsystems nach der Erfindung im Betrieb.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachstehend
wird ausführlich
auf Ausführungsformen
nach der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehr Beispiele
in den Zeichnungen gezeigt sind. Die einzelnen Beispiele sind zur
Erläuterung
der Erfindung angegeben und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen.
So können
zum Beispiel als Bestandteil einer Ausführungsform gezeigte oder beschriebene
Merkmale auch mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden,
um noch eine weitere Ausführungsform
zu erhalten. Außerdem
soll die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen der
hierin beschriebenen Ausführungsformen
einschließen.
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Eine
herkömmliche
Vorrichtung und ein Verfahren zum Bilden eines Schmelzblasgewebes
sind in 1 gezeigt und tragen zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung bei. In 1 führt ein
Aufgabetrichter 10 Polymermaterial einem Extruder 12 zu,
der an einem Werkzeug bzw. einer Düse 14 angebracht ist,
die über die
Breite 16 einer nach dem Schmelzblasverfahren zu bildenden
Vliesstoffbahn 18 verläuft.
Die Einlässe 20 und 22 führen der
Düse 14 mit
Druck beaufschlagtes Gas zu. 2 zeigt
einen Querschnitt eines Teils der Düse 14, einschließlich eines
Extrusionsschlitzes 24, der Polymer aus dem Extruder 12 aufnimmt,
und Kammern 26 und 28, die mit Druck beaufschlagtes
Gas von den Einlässen 20 und 22 aufnehmen.
Die Kammern 26 und 28 sind durch das Unterteil 30 und
die Platten 32 und 34 der Düse 14 gebildet.
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Das
geschmolzene Polymer wird durch mehrere Kapillaren 36 mit
geringem Durchmesser, die sich über
die Spitze 38 der Düse 14 erstrecken,
aus dem Schlitz 24 herausgepresst. Die Kapillaren 36 weisen
im Allgemeinen einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,0065 bis 0,0180
Zoll auf und sind im Abstand von 9 bis 100 Kapillaren pro Zoll angeordnet.
Das Gas strömt
aus den Kammern 26 und 28 durch die Kanäle 40 und 42.
Die beiden Gasströme
aus den Kanälen 40 und 42 konvergieren,
um die geschmolzenen Polymerfäden 44 mitzureißen und
zu verdünnen
(siehe 1), wenn die Polymerfäden aus den Kapillaren 36 austreten
und auf der Bildungsfläche 46 wie
zum Beispiel einem Band landen. Das geschmolzene Material wird mit einer
Rate von 0,02 bis 1,7 g/Kapillare/Minute bei einem Druck von bis
zu 300 psig durch die Kapillaren 36 extrudiert. Die Temperatur
des extrudierten geschmolzenen Materials ist abhängig vom Schmelzpunkt des gewählten Materials
und liegt oft im Bereich von 125 bis 335°C. Die Verdünnungsluft kann auf 100 bis
400°C erwärmt werden
und wird bei herkömmlichen
Systemen typischerweise mit einem Druck von etwa 10 psig beaufschlagt.
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Die
extrudierten Fäden 44 bilden
eine kohärente,
das heißt
zusammenhängende
faserige Vliesstoffbahn 18, die mit den Rollen 47 abgenommen
werden kann, die so ausgelegt sein können, dass sie die Bahn 18 zusammenpressen,
um ihre Integrität
zu verbessern. Danach kann die Bahn 18 mit einer herkömmlichen Anordnung
zu einer Aufwickelrolle transportiert, mit einem Prägemuster
versehen werden usw. Das US-Patent 4.663.220 beschreibt in mehr
Details eine Vorrichtung und ein Verfahren unter Verwendung der
vorstehend beschriebenen Elemente und ist durch Literaturhinweis
hierin eingefügt.
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3 ist
eine Zeichnung, die im Wesentlichen 2 von US-Patent
3.825.380 entspricht, und zeigt die allgemein bekannte Winkelbeziehung
der konvergierenden Luftkanäle
bei herkömmlichen
V-förmigen
Düseneinheiten
bezogen auf die Achse B des Polymerkanals C. Diese Konfiguration
wird in der Technik allgemein als Düseneinheit vom „Exxon"-Typ bezeichnet.
Das Patent '380
beschreibt, dass die Schussbildung durch verschiedene Faktoren minimiert
werden kann, einschließlich
unter anderem der richtigen Schärfe
der Düsennase.
In diesem Zusammenhang definiert das Patent '380 den Konvergenzwinkel α als einen
eingeschlossenen Winkel von mindestens 30 Grad, wobei 60 Grad als
bester Kompromiss zwischen Schuss- und Strangbildung empfohlen werden.
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Ausführungsformen
einer Vorrichtung 100 nach der Erfindung sind in 4 und 5 gezeigt.
Die Vorrichtung 100 weist einen Düsenkopf 110 mit einer
im Allgemeinen V-förmigen
Düsenspitze 112 auf,
die einen Düsenspitzenscheitel 114 bildet.
Ein Polymerkanal 118 wird durch die Düsenspitze 112 gebildet und
weist eine Austrittsöffnung
am Düsenspitzenscheitel 114 auf.
Der Polymerkanal weist eine Längsachse 138 auf.
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Es
ist zu beachten, dass 4 und 5 Querschnittsansichten
durch einen einzelnen Kanal oder eine „Kapillare" der Düsenspitze zeigen. Wie in der
Technik bekannt, weist eine typische Düsenspitze mehrere im Wesentlichen
in einer Linie oder Reihe über
die Länge
der Düsenspitze
angeordnete Kapillaren auf, wie allgemein in 1 gezeigt.
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Es
ist zu beachten, dass eine Düsenspitzenkonfiguration
nach der Erfindung zusätzliche
oder weniger Komponenten als in den Abbildungen gezeigt aufweisen
kann. So zeigen 4 und 5 zum Beispiel
Polymerbrechplatten und eine bestimmte Konfiguration einer Polymerverteilungshöhlung. Diese
Komponenten sind nicht wesentlich für die Anwendung der Erfindung
und können
in einer Vorrichtung 100 nach der Erfindung enthalten sein
oder nicht.
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Luftleitplatten 120a und 120b sind
entlang einander gegenüberliegender
Seiten 116 der Düsenspitze 112 angeordnet.
Die Platten 120a und 120b wirken mit den Düsenspitzenseiten 116 zusammen,
um Luftkanäle 122a und 122b zu
bilden. Die Luftkanäle 122a und 122b leiten
mit Druck beaufschlagte Verdünnungsluft 136 an
den Düsenspitzenscheitel 114,
um das aus der Austrittsöffnung
des Polymerkanals 118 extrudierte geschmolzene Polymer
zu einer relativ feinen kontinuierlichen Faser zu ziehen und zu
verdünnen,
wie dies dem Fachmann bekannt ist.
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In 4 weisen
die Luftkanäle 122a und 122b eine
Konvergenzzone (zweite Zone 128) auf, die im Allgemeinen
an den Düsenspitzenscheitel 114 angrenzt,
wobei die Kanäle
einen eingeschlossenen Konvergenzwinkel 130 zwischen etwa
10 Grad und etwa 20 Grad aufweisen, so dass jeder Luftkanal einen
Konvergenzwinkel 131 im Verhältnis zur Längsachse 138 der Düsenspitze 112 zwischen
etwa 5 Grad und etwa 10 Grad bildet.
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Wie
in 4 gezeigt, können
die Luftkanäle 122a und 122b eine
erste Konvergenzzone 124 vor der zweiten Zone 128 aufweisen,
wobei die Luftkanäle 122a und 122b einen
eingeschlossenen Konvergenzwinkel 126 aufweisen, der größer als
der zweite eingeschlossene Konvergenzwinkel 130 ist. Der
erste eingeschlossene Konvergenzwinkel 124 kann zum Beispiel
mehr als 30 Grad und in einer besonderen Ausführungsform auch 60 Grad betragen.
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Die
Luftkanäle 122a und 122b können verschiedene
Konfigurationen und Querschnittsformen aufweisen. Bei der Ausführungsform
in 4 weisen die Luftkanäle zum Beispiel eine im Wesentlichen
konstante Querschnittsfläche
entlang der dem Düsenspitzenscheitel 114 benachbarten
zweiten Konvergenzzone 128 auf. Eine konstante Querschnittsfläche kann
zur genauen Steuerung der Geschwindigkeit der aus den Luftkanälen austretenden
Verdünnungsluft
wünschenswert
sein. Die Luftkanäle 122a und 122b können eine
variierende Querschnittsfläche
entlang der ersten Konvergenzzone 124 aufweisen. Auch wenn
die Luftkanäle 122a und 122b als
symmetrisch bezogen auf die Achse 138 der Düsenspitze 112 gezeigt
sind, entspricht es dem Umfang und Gedanken der Erfindung, dass
die Kanäle
asymmetrisch sein können.
Der Kanal 122a kann zum Beispiel einen Konvergenzwinkel
von etwa 5 Grad mit der Achse 138 bilden, und der Kanal 122b kann
einen Konvergenzwinkel von mehr oder weniger als 5 Grad mit der
Achse 138 bilden.
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Wie
bei der Ausführungsform
in 4 können
die Luftkanäle 122a und 122b mit
einer klar abgestuften Winkeländerung 132 zwischen
der ersten Konvergenzzone 124 und der zweiten Konvergenzzone 128 ausgebildet
sein. Die Kanäle 122a und 122b können im
Allgemeinen auf beiden Seiten der abgestuften Winkeländerung 132 gerade
sein.
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5 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der die Luftkanäle 122a und 122b sich
allmählich
von der ersten Konvergenzzone 124 zur zweiten Konvergenzzone 128 ändern. Diese
graduelle Zone kann zum Beispiel durch eine gebogene oder radiale
Abmessung der Luftleitplatten 120a und 120b und/oder
der Seitenwände 116 der
Düsenspitze 112 gebildet
werden.
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Die
Luftkanäle 122a und 122b können durch
einen Raum zwischen den Luftleitplatten 120a und 120b und
den Seiten 116 der Düsenspitze 112 gebildet
werden, wie in 4 und 5 gezeigt.
Die Seitenwände 116 können mit
einem ersten Winkel entlang der ersten Konvergenzzone 124 und
mit einem zweiten Winkel entlang der zweiten Konvergenzzone 128 gebildet
werden. Alternativ können
die Seitenwände 116 der
Düsenspitze 112 eine
graduelle oder radiale Komponente aufweisen, um die Änderung
in der Konvergenz der Luftkanäle
zu definieren, wie in 5 gezeigt. Die Luftkanäle 122a und 122b können jedoch
mit jeder geeigneten Struktur gebildet werden.
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Es
ist zu beachten, dass der Druck der den Luftkanälen 122a und 122b zugeführten Verdünnungsluft zur
Erzielung eines gewünschten
Geschwindigkeitsprofils am Austritt in Abhängigkeit von einer Reihe von
Variablen variieren kann, einschließlich der Form und Konfiguration
der Luftkanäle,
Konvergenzwinkel der Luftkanäle,
Viskosität
des geschmolzenen Polymers usw. Bei der Ausführungsform, bei der eine erste
Konvergenzzone 124 vor einer zweiten Konvergenzzone 128 mit
einem verringerten Konvergenzwinkel zwischen den Luftkanälen 122a und 122b angeordnet
ist, kann die Verdünnungsluft
mit einem Druck in einem Bereich von etwa 2 psig bis etwa 30 psig
zugeführt
werden. Bei einer Ausführungsform,
bei der der eingeschlossene Konvergenzwinkel 130 der Luftkanäle entlang
der zweiten Konvergenzzone 128 etwa 16 Grad beträgt, kann
der Druck der den Luftkanälen
zugeführten
Verdünnungsluft
etwa 20 psig betragen.
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BEISPIEL
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Ein
kleines Prototypsystem nach der in 4 gezeigten
Ausführungsform
wurde für
das folgende Beispiel verwendet. Die Düsenspitze wies eine Breite
von 4 Zoll [10 cm] über
die Spanne des durch die Luftleitplatten 120a und 120b gebildeten
primären
Luftschlitzes auf. In der Mitte der Düsenspitze 110 waren
dreißig Kapillaren 114 gebohrt.
Proben wurden genommen, und die durchschnittliche Fasergröße wurde
bei verschiedenen Betriebsbedingungen bestimmt. Die nachstehende
Tabelle zeigt die durchschnittliche Fasergröße als Funktion des primären Luftdrucks
und des Polymerdurchsatzes. Für
jede Bedingung wurde der primäre
Luftdruck erhöht,
bis Flusen beobachtet wurden. Für
das Beispiel wurde Exxon Mobil Polypropylen mit einem MFI von 1.300
verwendet. Die Schmelztemperatur betrug 423°F, und die primäre Lufttemperatur
betrug 500°F.
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Das
Design belegte die Möglichkeit
zur Verarbeitung bei hohen Drücken
und zur Erzielung feiner Fasern auch bei hohen Polymerdurchsatzmengen.
Ein Foto des Systems im Betrieb ist in 6 gezeigt.
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Für den Fachmann
ist ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen
an den hier beschriebenen oder gezeigten Ausführungsformen der Erfindung
vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen, wie er in
den anliegenden Ansprüchen
festgelegt ist.
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Zusammenfassung
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Vorrichtung
zum Bilden von Schmelzblasmaterial aus einem geschmolzenen Polymer
mit einer Düse, die
mit Kanälen
in der Spitze der Düse
konfiguriert ist, durch die geschmolzenes Polymer zum Bilden von Schmelzblasfasern
extrudiert wird. Luftleitplatten sind im Verhältnis zur Düsenspitze angeordnet, um Luftkanäle nahe
der Düsenspitze
zu bilden, die Verdünnungsluft
gegen die aus der Spitze extrudierten geschmolzenen Polymerfasern
leiten. Die Luftkanäle
weisen eine an den Scheitel der Düsenspitze angrenzende Konvergenzzone
mit einem eingeschlossenen Winkel in einem Bereich von etwa 10 Grad
bis etwa 20 Grad auf, so dass jeder der Luftkanäle einen Konvergenzwinkel im
Verhältnis
zur Längsachse
der Polymerkanäle
zwischen etwa 5 Grad und etwa 10 Grad bildet.
