CN103132248B - 一种弹性纺粘非织造布的制造设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性纺粘非织造布的制造设备及其方法，包括预结晶器、干燥塔、混料斗、螺杆挤出机、过滤器、纺丝箱体、侧吹风装置以及管式牵伸喷头，切片从预结晶器进入干燥塔，螺杆挤出机上方设有混料斗，切片通过干燥塔、混料斗进入螺杆挤出机，螺杆挤出机连接过滤器，过滤器连接纺丝箱体，纺丝箱体设有喷丝板，喷丝板设有未闭合的环状喷丝孔，未闭合的环状喷丝孔的内轮廓线和外轮廓线为偏心设置，本发明可以使用的树脂原料广泛，生产成本低，产品弹性好，与目前只能使用少数几种弹性树脂生产的纺粘弹性非织造布相比，具有更广阔的推广前景。

Description

一种弹性纺粘非织造布的制造设备及其方法

技术领域

本发明属于纺粘非织造布生产技术领域，具体的说，涉及一种弹性纺粘非织造布的制造设备及其方法。

背景技术

纺粘法又称纺丝成网法，它是非织造布中最重要，应用最广泛的一种方法。它是利用化纤纺丝原理，在聚合物纺丝过程中使用连续性长丝纤维铺置成网，纤网经机械、化学或热方法加固而成非织造布，其具体流程如下：

聚合物切片加入料斗后，喂入到螺杆挤出机中，螺杆具有加热功能，切片在螺杆里熔融并挤出，经过滤后的熔体由计量泵按一定流量输送到纺丝组件上，纺丝组件装有很多小孔的喷丝板，熔体从喷丝板的小孔内流出，形成许多细流，熔体细流经过侧吹风冷却后，冷却成纤维，再进入牵伸装置，经过牵伸装置中的高速气流的牵伸作用，纤维的大分子进行了取向和结晶，纤维获得了良好的力学性能，经牵伸后纤维铺入到下面有吸风装置的成网帘带上，然后输送至加固装置，经热轧、化学粘合、针刺、水刺等任何一种或两种方法加固，即成为纺丝成网非织造布。

中国专利申请号为200510101441.1的专利公开了一种纺粘法制造弹性非织造布的方法及设备，其采用的原料为乙烯共聚物，经熔融纺丝、气流牵伸、摆丝成网，热粘合等工序形成纺粘法弹性非织造布。

其存在的缺点是：

现有的技术采用的乙烯共聚物或者其他弹性树脂作为原料，其来源较为单一，未能像常规纤维原料一样具有广泛的易获得性，并且原料价格较高，产品的最终成本高，不利于推广。

而且，非织造布的弹性只是依靠原料本身的特性去获得弹性，没有在纤维的结构上进行变化以获得更好的弹性，其只是通过常规化的纤维生产技术对原料进行生产，产品获得弹性主要依靠原料树脂本身具有的弹性，因此只能局限于个别特种纤维原料。

发明内容

本发明针对现有的纺粘弹性非织造布的生产只能局限于使用少数几种特殊原料，存在生产成本高，推广应用困难等缺点，提出了一种采用常规纤维原料去生产弹性纺粘非织造布的制造设备及其方法，使用该设备和方法去生产弹性非织造布，其可使用的原料广泛，易于获得，生产成本低，产品性弹性好，具有广阔的推广前景。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种弹性纺粘非织造布的制造设备，包括预结晶器、干燥塔、混料斗、螺杆挤出机、过滤器、纺丝箱体、侧吹风装置以及管式牵伸喷头，切片从所述预结晶器进入干燥塔，所述螺杆挤出机上方设有混料斗，切片通过干燥塔、混料斗进入所述螺杆挤出机，所述螺杆挤出机连接过滤器，所述过滤器连接纺丝箱体，所述纺丝箱体设有喷丝板，所述喷丝板设有未闭合的环状喷丝孔，所述未闭合的环状喷丝孔的内轮廓线和外轮廓线为偏心设置。

进一步，所述侧吹风装置的出风口指向喷丝板上的未闭合的环状喷丝孔的开口。

进一步，所述喷丝板为椭圆形状，且椭圆的短轴方向与所述侧吹风装置的侧吹风方向平行，所述喷丝板上的各个未闭合的环状喷丝孔相互错位设置，所述喷丝板下方设置缓冷加热器。

进一步，所述侧吹风装置装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。

进一步，所述螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水装置。

进一步，所述管式牵伸喷头连接分丝器，所述分丝器包括若干气流扩散器，所述气流扩散器设于所述管式牵伸喷头末端，所述气流扩散器的截面从所述管式牵伸喷头末端向外不断扩大，所述气流扩散器固定在两条横梁上，所述横梁对应所述气流扩散器的固定件设有圆弧滑槽式螺孔。

进一步，所述成网机末端设置红外线加热装置。

一种弹性纺粘非织造布的制造方法，切片输送至预结晶器里，通过预结晶器加热，然后进入干燥塔进行干燥，达到要求的切片被输送到螺杆挤出机上方的混料斗内，与助剂混合而输送到螺杆挤出机里，螺杆挤出机挤出的熔体接下来被过滤器过滤，过滤后的熔体输送到纺丝箱体内，纺丝箱体通过喷丝板上未闭合的环状喷丝孔喷出未闭合的环状纤维束，未闭合的环状纤维束被侧吹风冷却，然后通过管式牵伸喷头牵伸。

进一步，侧吹风装置的出风口指向喷丝板上的未闭合的环状喷丝孔的开口，从管式牵伸喷头出来的纤维束在分丝器的作用下铺设成均匀的纤网，再经过红外线加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的喷丝板设有未闭合的环状喷丝孔，未闭合的环状喷丝孔的内轮廓线和外轮廓线为偏心设置，辅以侧吹风冷却，可以使用的树脂原料广泛，生产成本低，产品弹性好，与目前只能使用少数几种弹性树脂生产的纺粘弹性非织造布相比，具有更广阔的推广前景。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是本发明的生产流程图；

图2是喷丝板示意图；

图3是喷丝板的右视图；

图4是喷丝孔的示意图；

图5是分丝器示意图；

图6是气流扩散器的主视图。

图中，1——预结晶器；2——干燥塔；

3——混料斗；4——螺杆挤出机；

5——过滤器；6——纺丝箱体；

7——喷丝板；8——喷丝孔；

9——料仓；10——侧吹风装置；

11——管式牵伸喷头；12——分丝器；

13——气流扩散器；14——成网机；

15——卷绕机；16——横梁；

17——支架；18——圆弧状滑槽；

19——手动转盘；20——吸网装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明所述的弹性纺粘非织造布的制造设备，主要包括预结晶器1、干燥塔2、混料斗3、螺杆挤出机4、过滤器5、纺丝箱体6、侧吹风装置10以及管式牵伸喷头11，切片从预结晶器1进入干燥塔2，螺杆挤出机4上方设有混料斗3，切片通过干燥塔2、混料斗3进入螺杆挤出机4，螺杆挤出机4连接过滤器5，过滤器5连接纺丝箱体6，纺丝箱体6设有喷丝板7，喷丝板7设有未闭合的环状喷丝孔8，未闭合的环状喷丝孔8的内轮廓线和外轮廓线为偏心设置。

弹性纺粘非织造布的生产工艺流程如下所示：

聚合物原料(PET、PA、PTT等)—气流输送—预结晶—干燥—喷丝板7熔融纺丝——侧吹风不对称冷却—气流牵伸—摆丝成网—红外线加热—加固(热轧加固或水刺加固)—后整理—卷绕。

本发明在切片输送上采用的气流输送，切片投进料桶，经振动筛将杂质筛除后，由罗茨风机产生的脉冲气流输送到楼顶的大料仓9，在料仓9里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器1里。

在预结晶器1里，切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片与切片之间相互碰撞，防止粘结。切片在预结晶器1里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在110-160℃。结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔2里，本发明采用的是填充式干燥塔2，切片从干燥塔2的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔2底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔2里停留足够长时间后，切片的含水率达到了纺丝的要求，干燥温度105-150℃。

含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机4上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗3里，混料斗3是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量，通过混料斗3的作用，将一定量的助剂与切片按一定比例混合而输送到螺杆挤出机4里。螺杆挤出机4分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-350℃之间，螺杆挤出机4的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机4剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器5所过滤，过滤器5可有效除去熔体中的无机杂质与及凝胶粒子，以减少杂质对纺丝过程造成的不良影响。过滤器5为可切换式，当过滤压差较大时，就将旧滤芯切换成新滤芯，以保证过滤效果的稳定性。

过滤后的熔体被输送到纺丝箱体6内，纺丝箱体6内配备一定数量的计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里。计量泵为精密的齿轮泵，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上。纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板7的每个喷丝孔8里，熔体被喷丝板7均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板7的喷丝孔8里挤出，暴露在空气中，熔体过滤器5和纺丝箱体6由联苯蒸汽加热，以保证精确控温，过滤器5和箱体温度控制在250-350℃之间。

参阅图2至图4所示，喷丝板7的喷丝孔8为未闭合的环状喷丝孔8，未闭合的环状喷丝孔8的内轮廓线和外轮廓线为偏心设置，具体如附图4所示，通过该喷丝板7纺制的纤维具有偏心中空的结构，喷丝板7为椭圆结构，且椭圆的短轴方向与侧吹风方向平行，以便于喷丝板7上各个喷丝孔8相互错位，椭圆结构的设计增大了吹风面积，使不对称的冷却效果达到最优异，而且椭圆结构的喷丝板7也较易安装。

从喷丝孔8挤出的丝束比较脆弱，如暴露在温室的空气中或者直接加以侧吹风冷却，其冷却会过快而纤维牵伸困难，造成纺丝断头、飘丝等现象，因此在喷丝板7下方设置了三组缓冷加热器，将喷丝板7下方的空气加热，缓冷加热器的温度控制在320-200℃之间。缓冷加热器的加热方式为电加热。

经过缓冷后的熔体细流在侧吹风装置10的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝。侧吹风的温度由空调控制，对风的温度与湿度进行精确控制，以此合理控制纤维的温度与张力的分布。有利于实现高速纺丝，侧吹风温度控制在15～45℃之间。其侧吹风风速控制在0.6～5m/s，侧吹风装置10的出风口指向喷丝板7上的未闭合的环状喷丝孔8的开口，由于侧吹风速较大，因此纤维在迎风面与背风面受到的冷却效果明显不同，再加上纤维是偏心的中空结构，其中空结构内的空气还能起到隔热作用，可阻隔纤维截面方向的热传导，使纤维迎风侧和背风侧的传热速度产生更大差异，于是在纤维径向的温度分布增大，导致纤维结构的各向异性，迎风面与背风面上的结晶度产生明显差异。

侧吹风窗里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网，可以保证侧吹风在高风速下依然保持良好的层流状态。

纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件下方的管式牵伸喷头11去实现的，牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过管式牵伸喷头11内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在管式牵伸喷头11的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力。纤维在管式牵伸喷头11的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在一定直径一定长度的牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至3000-6000m/min的速度。纤维速度远远大于熔体在喷丝板7孔流出时的速度，因此熔体受到较强的拉伸作用，分子高度取向结晶，分子间作用力大大增强，纤维获得了优异的力学性能。

出牵伸管后的纤维束在分丝器12的作用下铺设成均匀的纤网。分丝器12的主要结构是在牵伸管末端接的气流扩散器13，通过该气流扩散器13的截面的不断增加，使得牵伸气流的速度不断变小，静压增加。当气流速度比牵伸后的纤维速度慢时，产生了空气动力学中的“孔达效应”会使得纤维束实现自然分散，并呈螺旋状下落到成网帘上。

分丝器12包括若干气流扩散器13，气流扩散器13通过两侧的支架17固定在两条横梁16上，每条横梁16上均开有一排圆弧状滑槽18，支架17固定在圆弧状滑槽18内，可根据需要固定并调节气流扩散器13与纤网前进方向所成的角度。前后两组气流扩散器13构成一个分丝器12，并且前后两组的气流扩散器13与成纤网前进方向所成的角度刚好相反，以保证产品成网的均匀性。分丝器12的两端有手动转盘19，可以调节分丝器12与成网机14网帘之间的高度。

由于气流扩散器13的与成网帘的前进方向成的角度可根据需要进行调节。通过该角度的调节，改变纤维下落的方式，使得纤维在纵横向的排列方式有所不同，达到可以改变产品的纵向强力与横向强力的比值的效果。

经过分丝器12后的丝束被顺利铺设成网，并随着成网机14的运动向前输送。成网机14下方设有吸网装置20，用于吸住纤网，保证成网的稳定性，在纤维进入加固之前，需要经过一道红外线加热工序。通过红外线的加热，纤维被加热至玻璃化温度以上，由于纤维的偏心中空结构及不对称冷却的原因，纤维在各个方向的收缩程度有所不同，纤维形成三维卷曲结构。

经过红外线加热后的纤网可以通过热轧或水刺进行加固，若通过热轧加固，产品可以直接卷绕，若通过水刺加固，产品还需要经过一道烘干过程，烘干温度控制在100-260℃之间，烘干后的非织造布通过卷绕机15的作用卷绕成一定长度的布卷。

本发明通过在纺粘非织造布生产中，将常规的圆形纤维改变为偏心中空的异形纤维，加了侧吹风的不对称冷却，纤维的迎风面与背风面的结晶度及取向度有明显的差异，在热的作用下，纤维各向的收缩力不同，纤维发生三维卷曲现象，纤网经加固后，产品获得了良好的弹性。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技述方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种弹性纺粘非织造布的制造设备，其特征在于：包括预结晶器、干燥塔、混料斗、螺杆挤出机、过滤器、纺丝箱体、侧吹风装置以及管式牵伸喷头，切片从所述预结晶器进入干燥塔，所述螺杆挤出机上方设有混料斗，切片通过干燥塔、混料斗进入所述螺杆挤出机，所述螺杆挤出机连接过滤器，所述过滤器连接纺丝箱体，所述纺丝箱体设有喷丝板，所述喷丝板设有未闭合的环状喷丝孔，所述未闭合的环状喷丝孔的内轮廓线和外轮廓线为偏心设置，所述喷丝板为椭圆形状，且椭圆的短轴方向与所述侧吹风装置的侧吹风方向平行，所述喷丝板上的各个未闭合的环状喷丝孔相互错位设置，所述喷丝板下方设置缓冷加热器，所述管式牵伸喷头连接分丝器，所述分丝器包括若干气流扩散器，所述气流扩散器设于所述管式牵伸喷头末端，所述气流扩散器的截面从所述管式牵伸喷头末端向外不断扩大，所述气流扩散器固定在两条横梁上，所述横梁对应所述气流扩散器的固定件设有圆弧滑槽式螺孔。

2.根据权利要求1所述的弹性纺粘非织造布的制造设备，其特征在于：所述侧吹风装置的出风口指向喷丝板上的未闭合的环状喷丝孔的开口。

3.根据权利要求1所述的弹性纺粘非织造布的制造设备，其特征在于：所述侧吹风装置装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。

4.根据权利要求1所述的弹性纺粘非织造布的制造设备，其特征在于：所述螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水装置。