CN101173419A - 纺粘涤纶厚型针刺非织造布的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纺粘涤纶厚型针刺非织造布的生产方法，所要解决的技术问题是：目前纺粘法生产非织造布的原料是丙纶，采用热辊加固的方法生产，该非织造布在性能上存在一些缺陷，应用范围受到限制。本发明的要点是：聚酯切片干燥后直接纺丝牵伸成网，经针刺固结和热定型后完成纺粘涤纶针刺土工布的生产；纺粘涤纶针刺防水基胎布可在线直接进行浸胶和烘干完成。本发明用于纺粘涤纶厚型针刺非织造布。

Description

纺粘涤纶厚型针刺非织造布的生产方法

技术领域

本发明涉及一种非织造布的生产方法，具体说是以涤纶为原料生产厚型非织造布的方法。

背景技术

非织造布是纺织工业中的一个新兴领域，发展速度极快。特别是近几年来非织造布取得较大的进展，每年以10～15％的增长率向前发展。在非织造布诸多加工技术中，纺粘法是一种年轻而有发展前途的新技术。与传统的加工技术相比具有工艺先进、工序简单、成本低廉、原料易得、产品性能优异和用途广泛等优点。但目前纺粘法生产非织造布的原料是丙纶，采用热辊加固的方法生产，该非织造布在性能上存在一些缺陷，应用范围受到限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纺粘涤纶厚型针刺非织造布的生产方法，用该方法可以实现以涤纶为原料生产厚型非织造布。

本发明的目的是这样实现的：聚酯切片干燥后直接纺丝牵伸成网，经针刺固结和热定型后完成纺粘涤纶针刺土工布的生产；纺粘涤纶针刺防水基胎布可在线直接进行浸胶和烘干完成。

本发明与现有技术方案相比，具有工艺流程短、原料广泛、产品性能优异的特点，所生产的产品不但用途广泛而且不断扩大应用领域。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是本发明生产线中的一部分示意图。

图2是本发明生产线中的另一部分示意图。

具体实施方式

一、工艺流程

聚酯切片→筛选干燥→挤压熔融→预过滤→纺丝→侧吹风→牵伸→摆丝→成网→预针刺→主针刺→热定型→土工布(…切边卷绕…)→浸胶→烘干→冷轧→基胎布分切卷绕。

二、工艺说明

将合格的PET切片开包后倒入料槽，经风机将切片由料槽吸到筛选设备上料斗送料过程为间歇式自动给料。切片进入振动筛，筛选出的正常料粒，进入脉冲罐。经正压脉冲输送机送至干燥塔的储料仓，它的容积为3000kg，干燥塔的容积为4000kg，干燥后的切片，由前纺料斗靠自重进入螺杆挤压机，挤压机套筒分区加热，切片在挤压机熔融后，进入连续式预过滤器，再进入纺丝箱体。熔体经计量泵进入纺丝头，靠计量泵准确的计量，将熔体定量输送到喷丝板，并经喷丝孔喷出形成连续的熔体细流，即初生纤维，初生纤维再经骤冷风冷却和气流牵伸而形成长丝束。长丝束经摆丝器上面的摆片往复摆动，将丝均匀地铺放在运行中的成网机的网帘上形成纤网。该纤网由输送帘送进预针刺机、再进主针刺机，二次固结从而形成了具有一定强度的厚型土工布，再经切边卷绕达到一定长度，落筒质检包装，该设备上生产的第一种产品土工布也已完成。

如果生产“防水基胎布”、土工布针刺后进行热定型和浸胶烘干和冷却，张力调节，最后分切卷绕。在切边卷绕机上形成非织造布“防水基胎布”卷材该卷装“防水基胎布”在卷绕机上分切成四段，达到客户要求的宽度。

三、各工序的工作原理

1、切片筛选与干燥

把存放在袋内且符合质量要求的切片，按所需要的输料储存在原料库内，由叉车取出后将其周期性地喂入到储料槽中，该储料槽通过输送装置与振动筛、料仓、干燥塔以及挤压机上方的喂料罐相连。

振动筛主要由两层不同目数的筛网组成，可除去穿过此筛的切片中的连切料和粉末，筛选出符合规格要求的切片送往干燥工序。脉冲输送由压缩空气完成。

由于聚酯切片的分子结构中存在酯基(-COO-)，在熔融时极易发生水解，即使有微量水份的存在也会大大加速水解反应的进行，使分子量降低，影响纺丝质量。同时，经铸带得到的切片结晶度低，软化点亦很低，此切片若直接进入挤压机会很快粘结，形成环节阻料，使生产无法进行。因此，为使原料具有良好的纺丝性能并获得合格的产品。必须对切片进行预结晶和干燥，提高切片的结晶度和软化点、除去切片中的水份，并使其含水均匀。

预结晶器位于干燥塔上方，原料切片在热空气作用下流化沸腾，温度逐渐升高，由无定形的玻璃态结构转变成具有高度立构规整性的结晶结构，经预结晶的切片直接落入干燥塔中。切片干燥则采用干热空气与物料对流接触的方式，切片在塔内的停留时间被限定且保证基本相同，在传热与传质同时均匀进行的过程中，带走切片表面吸附的和聚酯分子间以氢键结合的水份，达到工艺要求的含水率。干切片自干燥塔底部由脉冲输送装置输送进喂料罐内；热空气由塔上方排出后经旋风分离、过滤、换热、除湿等过程，可循环使用。

切片输送与干燥装置由储料槽、振动筛、料仓、正压脉冲输送和料罐、预结晶器、干燥塔、电加热器、旋风分离器、过滤器、空气脱湿机(分子筛)、换热器以及相应管路(含保湿)组成、当喂料罐内的料位下降到低限时，切片的自动输送装置开始启动；当料位回升至所需高度时，输送装置停止工作。整个过程全部自动控制。

2、熔融纺丝

切片靠重力喂料罐落下，经手动阀门及视窗进入螺杆挤压机。卧式挤压机螺杆直径为160毫米，长径比L/D为28。挤压机由无级调速电机及减速齿轮箱驱动。在挤压机上，设有电控电阻加热器分区加热，各区加热温度可单独无级调节，并要求温度可调范围宽，但一经设定后温度波动误差要小，以保持各区温度恒定。挤压机喂料口处靠冷却水冷却，以防切片环结。切片由挤压机的螺杆输送到熔融压缩区，在该区，切片借助于磨擦、剪切和热能的作用而被熔融和均化成熔体，并借助挤压机螺杆的增压作用，使熔体达到可纺丝的压力。

熔体压力控制器置于挤压机头部，可显示出熔体压力变化。并借助于光电编码器和电控压力器调整直流电机的速度，从而确保供给分配管及纺丝泵的熔体压力稳定。为防止压力过高，装有超压保护系统，通过自动控制系统来使挤压机停止，以防超压的危险。

连续式熔体过滤器置于螺杆挤压机之后，保持恒温，在不停止高聚物流动的情况下，可以通过切换装置来更换过滤芯，保证纺丝连续和稳定。过滤器前后的熔体压力通过触摸屏显示。切换下来的滤芯经真空炉和清洗器清洗干净后可反复使用。

熔融高聚物需流经分配管。为保证各纺丝头中压力相同，分配的设计应确保每一支管内高聚物的停留时间和压力降相同且无死角，以使每个纺丝头上的纺丝条件稳定。熔体总管配置34只分配支管。分别供给34个纺丝头熔体，封装在由液态循环导热油加热的箱体内。

纺丝头装在纺丝箱体内，所有纺丝头由同一导热油系统保温，使各个纺丝头的温度相同。高聚物熔体从分配管通过17台计量泵输送到各个纺丝头。计量泵是精确的齿轮泵，每台泵由各自的变速电机驱动，靠调节计量泵转速来改变泵的输送能力。为获得均匀的纺丝旦数，所有电机的控制装置要可靠而稳定，以确保电机速度稳定。在触摸屏上，可以调整所有电机每分钟的转速，也可以对每个电机的实际速度单独进行检查和设定。每台泵都能单独停机和启动。

每个纺丝头包括上板、分配板、过滤网和喷丝板，高聚物经过过滤后由一块带孔的分配板分配到矩形喷丝板上，最后从喷丝板的毛细孔中喷出。

纺丝头使用一定周期后，要拆下并在真空炉内清洗，室温冷却后再在清洗器内清洗，经压缩空气吹和投影仪检板孔，证明清洁后，才能用于组装。为了使组件密封可靠，清洗后经组装和预热的纺丝组件需进行热紧固。

3、冷却牵伸

长丝在分布均匀平稳的横向流动的气流中冷却固化，本设计采用侧吹风装置，等速恒温气流垂直吹向运行的长丝。侧吹风窗通过风道与冷却空气系统相连接。每个风道气流的压力能够用手动调节阀逐位进行调节，以便使气流分配均匀一致。

从冷却区出来的丝束，进入到与每个纺丝位相对应的牵伸喷咀内，利用喷嘴内气流的空吸效应，把丝束吸入，并在高速气流的磨擦作用下沿喷嘴向下运行，完成高聚物大分子的取向和纤维的牵伸，使纤维达到工艺设计的纤度。喷嘴的设计要保证每位结构均匀一致，确保丝束牵伸状态平稳，不产生意外扰动。

4、铺网

在喷嘴出口处设有摆丝器。从喷嘴出来的丝束，借助高速气流的扩散效应和摆片的机械摆动，均匀地铺到成网机的网帘上。摆片摆动的频率可以根据工艺要求进行调整，摆动的幅度要能使丝束彼此达到或超过邻位的中心。在两端装有位置可调的挡板，可控制成网宽度并使纤网边缘整齐。随着网帘匀速运动形成均匀的纤网，此纤网即为非织造布的基本结构。

从喷嘴吹出的牵伸风连同网帘上部的室内空气，借助吸网风机从网下被吸走，网帘下设置的吸风道可使纤网吸附在成网帘上。成网机和风道的结构设计必须相互配合，保证吸风和成网均匀，并且使纤网运行平稳。

抽吸风量的调整与牵伸空气量、纤网速度和高聚物挤出量等其它参数相协调。成网机和周围所有结构及其连接件要牢固稳定，严禁任何零件脱落。选择网帘材质时，应考虑消除或减少纤维静电的影响。为防止成网帘跑偏，在成网机上设有自动调偏装置。

纤网重量取决于高聚物挤出量和成网的运行速度。成网机的运行速度靠改变调速电机的速度来调整，聚动成网机的电机受统调装置控制。

统调装置与后处理线上的所有电机相连接，以保持所有设备同步，其实际速度可以从触摸屏上读出。

5、针刺固结

从成网机输出的纤网结构蓬松，纤维网无抱合力，这种纤网必须经过后处理加工，才能成为有使用价值的非织造布产品，本设计采用针刺机对纤网进行机械固结。

固结过程包括预针刺和主针刺。由成网机送来的蓬松纤网进入预针刺机，在针板的冲击和刺针的穿刺作用下，被压实并具有一定的强度，随后进入主针刺机；在主针刺机内，纤网被进一步加固并达到工艺要求的针刺密度，成为非织造布。针刺机的工作频率和针刺深度可借助于控制柜方便地进行设定与调节。

预、主针刺机均设有上下两套针板的托网板，在生产线运行过程中，可根据针刺的折断状况和生产情况的需要，快速完成针板更换工作，这种不停机换针板的技术，可充分发挥设备效率并明显提高产品的质量。

6、热定型

聚酯纺粘针刺土工布一般不需要热定型，即使定形，也不需较高的定型温度，但各种基胎布，特别是用于防水材料的油毡基布则必须进行高温热定型，这是由于加工沥青油毡时的浸渍、烘燥等高温工艺条件决定的。

热定型过程在定型机上完成。定型机设有多孔大直径的滚筒，并具有热风循环系统和传动系统，非织造布在导辊引导下围绕滚筒运行；在运行过程中，作为加热介质的高温热风被强制连续穿透多孔滚筒及绕在其上的非织造布，达到定型的目的。在滚筒的边缘装有针带，使运行中的布边被固定在针带上，可防止非织造布幅宽的不规则收缩。

7、土工布切边卷绕

土工布卷绕机一般设有两对卷绕辊，以满足落筒时的换辊需要非织造土工布在此切边成卷，落筒的落筒管的更换借助于吊车操作，在卷绕机的入口端设有切刀，用刀片将非织造布按需要的宽度切开，使大卷非织造土工布得到设定的宽度。切刀位置可在一定范围内调整，以满足用户对产品宽度的不同要求。在土工布卷绕机上还装有长度计数器，当达到产品设定长度时，操作人员开始落筒。非织造布横向切断后，空筒开始卷绕。经质检、称重并包装后，储存于土工布成品库内。

对基胎布产品而言，土工布卷绕机作为离线退卷或在线导辊使用。因此该设备的两对卷绕辊均设有反向转动装置，且每个后辊均可单独反转，以便满足在作为退卷或导辊使用时的转向问题。

8、浸胶

针刺非织造布的强度和硬挺程度一般达不到基胎布产品的要求，为解决这一问题，通常的做法是借助于粘合剂的作用来提高产品的强度和硬挺度。

浸胶机设有导布辊、胶槽(含液位计)、一对轧胶辊以及传动系统等。热固性粘合剂以水溶胶乳的形式施加到非织造布中，上胶量靠胶乳浓度(固体胶含量)和轧胶辊的工作压力来调节。在计划停机前，要提前估算好供胶量，避免大量浪费胶乳。

9、烘干及冷轧

烘干的目的是在循环热空气作用下除去随粘合剂一起施到非织造基胎布的水份，并使粘合剂塑化。冷轧的作用则是使经烘干的非织造基胎布进一步被压实且表面较为光滑。

烘干过程在烘干机上完成。烘干机设有数个多孔大直径的滚筒，并具有循环系统和传动系统，非织造基胎布在导辊引导下围绕滚筒运行，在运行过程中，作为加热介质的热空气被强制穿透多个滚筒及绕在其上的非织造布基胎布，达到烘干和塑化粘合剂的目的。

冷轧在冷轧机上完成。冷轧辊内通有冷却水，通过冷却和碾压的作用，完成轧光过程。

10、张力调节和基胎布分切卷绕

在卷绕机之前，设有张力调节装置，以使从前面设备输出的非织造基胎布速度以及张力的变化得到补偿。

在分切卷绕机上，切刀位置可在一定范围内调整，按最终产品要求的宽度把非织造基胎布分切好；还装有长度计数器，当达到产品设定长度时，开始落筒，非织造基胎布横向切断后，空筒管开始卷绕。操作人员借助于翻转架把卷绕筒落筒卸下，经质检、称重并包装好，储存于成品库内。

11、空气处理系统

在纺粘生产中，空气处理系统是非常重要的。该生产线应用三种主要工艺空气，即冷却风、牵伸风和下吸风。

冷却风：

冷却风的作用是在喷丝板与牵伸嘴之间冷却和固化丝条。风源取经过过滤的室内空气，在机组内经过冷却或加热以及适当加湿后，达到要求的工艺温、湿度和压力，经由送风道和分配箱到达冷却风窗，并从分布均匀的风窗中以一定的风速垂直吹向运行的长丝，完成高温熔体丝的固化过程。

冷却风风机电机采用变频调速。

牵伸风：

牵伸风的作用是将长丝取向并且使其具有需要的性能，牵伸程度与最终产品的性能有关，牵伸风压力的调节是通过改变风机入口导页角度以及控制排放量完成的，要使其控制可调范围宽，但一经设定后波动要小，以保持分配罐内的压力恒定。为保证气流分配均匀一致，牵伸喷嘴内的空气流量能够用手动调节阀逐位进行调节，其数值可在流量计上显示。风源取经过过滤的室外空气。

牵伸风系统由牵伸风机、消音器、冷却器、分配罐和管道等组成。牵伸风气系统的设计要保证工艺要求的空气压力和流量。系统的配置应使噪音值达到环保和劳动卫生部门规定的要求。

网下吸风：

网下吸风系统由抽吸风机、吸风道、排风道等组成，主要作用是通过网下吸风，使纤维均匀地落置在成网帘上。网面真空度控制的可调范围要宽，但一经设定后，真空度波动要小。网下吸风装置和风道结构的设计必须与成网机相配合，保证成网均匀。

网下吸风风机电机采用变频调速。

11、胶乳调配系统

胶乳调配系统的作用是保证按工艺要求的浓度供给浸胶机胶。该系统由原料筒、混配槽和搅拌器、中间罐、重量传感器、输送泵、管路及控制装置等组成。

从供应商处购得的胶乳一般固体含量均较高，不能直接用于生产，必须用水进行稀释。在稀释过程中，可根据调配需要加入一定量的热稳定剂、PH值调节剂等其它成分，来满足不同性能要求。调配好的胶乳用泵经管道送往浸胶机的胶槽，在胶槽内设有位计，当胶乳液位低于低位值时，启动泵供胶。当胶乳液位高于设定高位值时，停止供胶泵。供胶过程全部自动控制。

13、导热油系统

用于纺丝的回路

纺丝头和体分配管在工作时需要有稳定的温度。纺丝导热油循环系统的作用就是使其加热并保持温度稳定，同时还要保持挤压机头部与分配管之间连接管套和预过滤器的温度稳定。要求导热油的加热温度可调范围宽，一经调定后温度波动要小，并保持所需温度。在设备运转之前，应把冷油注满整个回路。

纺丝导热油回路由电加热器、循环泵、膨胀槽组成。热油经管路由泵输送，从加热器出来后进入纺丝密封箱体，然后流过预过滤器及连接管套返回加热器。油的温度由加热器出口处的控制器控制。

膨胀槽可以补偿由于温度变化引起的回路中油体积的变化，在回路的最低处装有排放阀。

回路受自动控制系统保护，以防超温的危险，该系统在可能发生危险时，切断油加热器的电源。其温度可在触摸屏上显示。

用于热定型机和烘干机的回路

热定型机和烘干机在工作时需要有稳定的温度，导热油循环系统的作用就是使其加热并保持温度稳定。在设备运转之前，应压冷油注满整个回路。这是一套由几个阀体及循环管路组成的多重回路，每个回路的流量各自单独控制，以确保每个加热区的温度设定及调整准确。回路受自动控制系统保护，以防超温的危险。

从燃油锅炉由泵输出的导热油经管路分别进入热定型机和烘干机的各加热区，从各加热区循环出来的导热油经管返回燃油锅炉。膨胀槽可以补偿由于温度变化而引起的回路中体积的变化。在回路的最低处装有排放阀。油的温度可在触摸屏上显示。

三、主要特点

1、本项目设备的生产能力是目前国内最大的，它的设计宽度4.5m也是目前国内最宽的，与进口同类设备相比产量、宽度相同。一步到位，填补了我国国产商品化3500吨/年涤纶设备的空白。

2、技术水平达到同类引进设备的水平，我们对连续式熔体过滤器由传统的卧式，改为采用立式大容量过滤装置；侧吹风窗由双向改为单向等速恒温气流直吹的方式；牵伸采用高性能，高压、低风量鼓风机；摆丝器的摆片的形状与国外相比，我们修改了形状和高度，大大提高了均匀度；针刺机采用上下双针板设备，二台设备能完成四台的工作；配胶国外半自动，我们设计了全自动电脑调配；卷绕直径国外800mm，我们设计卷绕1400mm；特别是控制自动化方面，我们采用组态式软件编程单元控制和系统控制相结合，对整个生产过程中实行程序化和数字化、人性化管理，完全具备国内先进水平。

Claims (1)

1.一种纺粘涤纶厚型针刺非织造布的生产方法，其特征是：聚酯切片→筛选干燥→挤压熔融→预过滤→纺丝→侧吹风→牵伸→摆丝→成网→预针刺→主针刺→热定型→土工布→浸胶→烘干→冷轧→基胎布分切卷绕。

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