[发明专利]用于制造双组分纤维的喷头

说明书

                技术领域

本发明涉及用于由热塑性材料制造双组分纤维的装置，更进一步地说涉及用于由两股熔融热塑性材料如玻璃或其它矿物纤维或聚合物纤维料流制造双组分纤维的喷头装置。

玻璃或其它热塑性材料纤维可以用于多种应用中，包括隔音或隔热材料。用于生产玻璃纤维保温产品的普通现有技术方法包括由旋转法生产玻璃纤维。将单一熔融玻璃组合物强迫通过一种离心器(一般以喷头为人们所知)外壁中的孔，产生主要是短、直的玻璃纤维。

在旋转成纤工艺中所用的熔融玻璃的温度超过2000°F(1093℃)。由于所用的高温和该喷头的高速旋转，就对这种装置的制造材料产生多种要求，要求这种材料能够承受这些条件。还要求有耐腐蚀性，这样在该喷头中的孔才能保持其预定的尺寸和形状。

常规玻璃纤维(通常是直的纤维)的一个改进是采用卷曲(螺旋形)的纤维，这些纤维可以通过将两种不同的玻璃料流(通常称为A玻璃和B玻璃料流)结合并将该玻璃料流离心成卷曲(螺旋形)的纤维而制得。

                    背景技术

Stalego在USP2998620中公开了双组分玻璃组合物的卷曲(螺旋形)玻璃纤维。Stalego指出通过将具有不同热膨胀性的两种玻璃组合物通过旋转喷头的孔而生产定长卷曲纤维。将这些玻璃作为两个玻璃流以对准的整体关系挤出，从而在冷却时由于不同的热膨胀性而使这些纤维自然卷曲。Stalego在一个实施方案中公开了一种喷头，该喷头具有沿该喷头的周边被垂直挡板分开的垂直对准腔，交替的腔含有不同的玻璃。专利权人指出挖一个比该挡板宽的孔，在这儿该挡板将喷头周壁分开。由于该孔宽于挡板，因此该孔在挡板的两侧与垂直腔相通，A玻璃和B玻璃由该孔排出喷头，形成双玻璃料流。

但是，在该领域内仍需要对熔融玻璃双料流的输送进行改进，以形成双玻璃或其它热塑性纤维。

                    发明内容

这一需要通过本发明可以满足，其中在喷头周壁上有一系列孔，孔中通过来自相邻腔室的通道供以不同的熔融热塑性材料以形成双组分纤维。本发明还提供了用于将不同的热塑性材料由喷头的顶部和底部供料从而在该喷头中提供改进的温度控制(即更加均匀的温度分布)。该喷头中通道和孔的分布及尺寸使得熔融热塑性材料堆积在相邻的腔室中并且防止空气进入这些腔中。出于本专利说明书的目的，在使用术语“玻璃纤维”和“玻璃组合物”时，“玻璃”将包括任何一种玻璃状材料，如岩石、矿渣和玄武岩以及传统玻璃。热塑性材料和热塑性纤维除了玻璃和其它矿物纤维以外还包括来自聚合物材料的纤维，如聚酯纤维和聚丙烯纤维。

根据本发明的一个方面，它提供了一种用于制备双组分纤维的装置，它包括具有周壁和底壁的喷头，该喷头包括位于其周壁上的用于将双组分纤维离心的孔，该喷头由挡板分成一系列垂直对准的腔室，这些挡板沿着周壁的内部分布在四周。

第一和第二种热塑性材料可以通过任何一种合适的设备而提供。例如，如果该材料是玻璃，则该设备可以包括熔化炉和工作区以提供两种熔融玻璃。在该喷头中提供一种用于将第一种热塑性材料对着该喷头的周壁导入交替的腔室中的一个的第一分隔器和用于将第二种热塑性材料对着该喷头的周壁导入余下的腔室中从而使相邻的腔室含有不同性能的热塑性材料的第二分隔器，通道位于每一个腔室中，各种熔融热塑性材料通过该通道流入在该喷头周壁上的孔中。

在本发明的一个优选形式中，相邻腔室中的通道相互连通并且与孔相连，从而将第一种和第二种熔融热塑性材料结合成双组分纤维。优选地这些孔与挡板对准。

为了提供具有基本上等比例的第一和第二种热塑性材料的双组分纤维，相邻腔室中的通道基本上具有相同的直径和长度。此外，这些通道的大小可以使熔融热塑性材料堆积在覆盖这些通道的腔室中。

喷头中的第一分隔器包括基本上水平的管状板，该板优选地位于基本上垂直对准的挡板的顶端并且靠近喷头周壁的内侧。该板包括一系列沿其圆周隔开的孔并且为第一种熔融热塑性材料提供了进入腔室中的进口。

优选地，该喷头还包括从喷头的周壁的顶端基本上向上和向内延伸的凸缘。在离心力的作用下，第一种熔融热塑性材料将沿着该板的表面向外流动进入喷头周壁的内表面，并且对着该内表面且在该凸缘的下面堆积。然后第一种熔融热塑性材料流过该板中的孔，进入一个腔室。优选地，这些孔的尺寸和位置可以使得它们完全被熔融热塑性材料的堆积体覆盖。这样可以防止空气进入这些腔室中。