CN105821500A - 纺织设备以及使用其制作熔喷纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纺织设备，包含熔喷装置、加热装置以及收集元件。熔喷装置用以发射熔融塑料以形成熔喷纤维。加热装置设置于熔喷装置的一侧，并包含外壳以及升温装置。外壳具有通道，用以接收熔喷纤维，其中通道朝向熔喷装置的一端的截面积小于或等于通道另一端的截面积。升温装置设置于外壳的内壁，用以提升通道的温度。因此，本发明的纺织设备可藉由温控的方式，以加热装置控制熔喷纤维的形态，故构造简单且不需要昂贵的设备成本。
Description
技术领域
本发明是有关于一种纺织设备，特别是一种关于制作熔喷纤维的纺织设备。
背景技术
在现今的纺织材料中，熔喷纤维除具备有超细纤维特性外，也具备有高效低阻、过滤成本低、耐化学性以及无毒无污染的性质。因此，利用熔喷纤维所生产的无纺布产品广泛使用于过滤性产品，例如熔过滤布、复合滤布、筒状滤芯以及滤袋等。
由于熔喷纤维需达到具备超细纤维的特性，为了符合超细纤维规格，纺织设备除了利用特殊纺嘴外，一般纺织设备也会搭配电纺制程生产。然而，使用特殊纺嘴或电纺制程的设备昂贵，且也具有复杂的操作步骤，使得使用特殊纺嘴或电纺制程所生产的熔喷纤维价格也跟着提升。因此，如何能有效简化熔喷纤维制程，并降低其制造成本，实属当前重要研发课题，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种纺织设备，其通过加热装置延长熔融塑料的固化时间，进而形成具有细纤维丝的熔喷纤维。由于本发明的纺织设备是通过温控的方式控制熔喷纤维的形态，因此构造简单且不需要昂贵的设备成本。
本发明的一个方面在于提供一种纺织设备，包含熔喷装置、加热装置以及收集元件。熔喷装置用以发射熔融塑料以形成熔喷纤维。加热装置设置于熔喷装置的一侧，并包含外壳以及至少一升温装置。外壳具有通道，用以接收熔喷纤维，其中通道朝向熔喷装置的一端的截面积小于或等于通道另一端的截面积。升温装置设置于外壳的内壁，用以提升通道的温度。收集元件设置于加热装置相对熔喷装置的一侧，用以接收通过通道的熔喷纤维。
于部分实施例中，通道朝熔喷装置的一端的截面积小于通道另一端的截面积，且通道的截面积自朝向熔喷装置的一端至另一端为线性渐增。
于部分实施例中，外壳包含颈部，颈部位于通道两端之间。通道的截面积从朝向熔喷装置的一端至颈部渐减，并且通道的截面积从颈部向另一端渐增。
于部分实施例中，通道的截面为圆形、矩形或多边形。
于部分实施例中，升温装置的温度介于100℃至400℃之间。
于部分实施例中，升温装置的数量为多个，且升温装置于熔喷装置指向收集元件的方向呈轴向对称。
于部分实施例中，升温装置于熔喷装置指向收集元件的方向上彼此平行。
于部分实施例中，熔喷装置更包含喷嘴以及气孔。喷嘴用以发射熔融塑料。气孔连接至压缩空气源，并用以提供气流导引熔喷纤维。
于部分实施例中，升温装置包含陶瓷管、石英管、加热板、红外线加热管或电热棒。
于部分实施例中，纺织设备更包含线圈。线圈设置于外壳内，其中升温装置包含铁磁性板体，铁磁性板体通过与线圈电磁感应后升温。
本发明的一个方面在于提供一种熔喷纤维的制作方法，包含下列步骤。提供熔融塑料至熔喷装置中，并通过熔喷装置发射熔融塑料至通道。提升通道的温度，用以延长熔融塑料固化成熔喷纤维的时间，且通道的截面积沿熔融塑料的发射方向渐增或皆相同。接收通过通道的熔融塑料。
于部分实施例中，通道的温度介于100℃至400℃。
综上所述，本发明的纺织设备通过升温装置延长熔融塑料的固化时间，使其所形成的熔喷纤维尺寸除了是纤维细丝外，也呈现不规则的丝状。此外，本发明的纺织设备可通过简易置换设备，例如不同升温装置或是不同截面的通道，产生不同型态或是不同尺寸的熔喷纤维。
附图说明
图1A为本发明纺织设备的第一实施例的侧视剖面示意图；
图1B为图1A的熔喷装置射出熔融塑料的侧视示意图；
图2为图1A的纺织设备中加热装置的正面示意图，其中图2所绘的视角为自图1A的收集元件朝向加热装置；
图3为本发明纺织设备的第二实施例的加热装置的正面示意图，其中图3的视角与图2相同；
图4为本发明纺织设备第三实施例的加热装置的正面示意图，其中图4的视角与图2相同；
图5为本发明纺织设备第四实施例的加热装置的正面示意图，其中图5的视角与图2相同；
图6为本发明纺织设备第五实施例的侧视剖面示意图；
图7为本发明纺织设备第六实施例的侧视剖面示意图；
图8为通过本发明纺织设备所形成的熔喷纤维的扫描式电子显微镜照片；
其中，符号说明：
100纺织设备102熔融塑料
104熔喷纤维110熔喷装置
112喷嘴114气孔
116压缩空气源120加热装置
122外壳124通道
126颈部128对称轴
130升温装置140收集元件
A1,A2截面积。
具体实施方式
下文是举实施例配合所附附图作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。
关于本文中所使用的『约』、『大约』或『大致』一般通常是指数值的误差或范围约百分之二十以内，较好地是约百分之十以内，而更佳地则是约百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如『约』、『大约』或『大致』所表示的误差或范围。
由于现今熔喷纤维为了达到具备超细纤维的特性，需通过特殊纺嘴或电纺设备生产，然而特殊纺嘴或电纺设备的设备昂贵，进而使得所生产的熔喷纤维成本也提升。有鉴于此，本发明的纺织设备包含加热装置，并用以延长熔融塑料的固化时间，进而形成具有细纤维丝的熔喷纤维。由于本发明的纺织设备是通过温控的方式控制熔喷纤维的形态，因此构造简单且不需要昂贵的设备成本。
请参照图1A，图1A为本发明纺织设备第一实施例的侧视剖面示意图。纺织设备100包含熔喷装置110、加热装置120以及收集元件140。熔喷装置110用以发射熔融塑料102以形成熔喷纤维104。加热装置120设置于熔喷装置110的一侧，并包含外壳122以及升温装置130。外壳122具有通道124，用以接收熔喷纤维104，其中通道124朝向熔喷装置110的一端的截面积A1小于或等于通道另一端的截面积A2。升温装置130设置于外壳122的内壁，用以提升通道124的温度。收集元件140设置于加热装置120相对熔喷装置110的一侧，用以接收通过通道124的熔喷纤维104。
当熔融塑料102置入熔喷装置110后，其将成为具有熔融状态的熔融塑料102，接着熔喷装置110再将熔融塑料102朝加热装置120的通道124射出。此时，由于熔融塑料102自身的粘滞力，熔融状态的熔融塑料102的速度呈拋物线分布，亦即熔融塑料102的速度是自中心向周围递减，使得其形状如图1B所示，其中图1B为图1A的熔喷装置射出熔融塑料的侧视示意图。图1B中，熔融塑料102朝箭头方向被射出并产生延伸效应，使得熔融塑料102于固化期间会渐渐被拉伸为较细的线径，接着，熔融塑料102于固化后将成为具有超细纤维丝的熔喷纤维104(请见图1A)。
此时，图1A中，由于通道124内的温度已经通过升温装置130提升，因此延长了熔融塑料102固化成熔喷纤维104的固化时间，其中升温装置130的温度介于100℃至400℃。同前所述，当熔喷装置110喷出熔融塑料102，且熔融塑料102尚未完全固化成熔喷纤维104时，熔融塑料102会于固化期间内渐渐被拉伸而变细，而当固化时间被延长后，熔融塑料102被拉伸变细的时间也对应延长，因此所形成的熔喷纤维104也具有更细的尺寸。在此，熔喷纤维104的尺寸所指为熔喷纤维104的纤维丝的线径。
于部分实施例中，熔喷装置110更包含喷嘴112以及气孔114。喷嘴112用以发射熔融塑料102。气孔114连接至压缩空气源116，并用以提供气流导引熔喷纤维104。进一步而言，气流除了导引熔融塑料102沿射出方向行进外，熔融塑料102也会受到气流牵引而被更进一步拉伸。
当熔喷纤维104行进至通道124相对熔喷装置110的一端时，熔喷纤维104再由收集元件140接收。收集元件140包含滚轮，由通道124射出的熔喷纤维104将行进至收集元件140的滚轮上，并藉由滚轮转动而收集。
本实施例中，通道124朝熔喷装置110的一端的截面积A1小于通道另一端的截面积A2，且通道124的截面积自朝向熔喷装置110的一端至另一端为线性渐增。于此配置下，通道124内的温度自设置熔喷装置110的一端至另一端具有梯度。藉由此梯度，可以更进一步控制熔融塑料102的固化时间以形成不同尺寸的熔喷纤维104。在此，「形成不同尺寸的熔喷纤维104」所指为收集元件140所接收的熔喷纤维104具有粗细不等(线径不同)的纤维细丝，亦即熔喷纤维104中的纤维细丝为不规则的丝状。
综上所述，本发明的纺织设备100藉由加热装置120延长熔融塑料102的固化时间，使得熔融塑料102的延伸效应的作用时间对应地延长，进而形成具有细纤维丝的熔喷纤维104。再者，通道124具有线性变化的截面积，因此所形成的熔喷纤维104尺寸为呈现不规则的丝状。
请同时参见图1A以及图2，图2为图1A的纺织设备中加热装置的正面示意图，其中图2所绘的视角为自图1A的收集元件朝向加热装置。图2中，用以提升通道124温度的升温装置130设置于外壳122的内壁。于部分实施例中，升温装置130包含陶瓷管、石英管、加热板、红外线加热管或电热棒。本实施例中，所绘示的升温装置130为加热板，如图2中的斜线区域。
于部分实施例中，升温装置130的数量为多个，且升温装置130于熔喷装置110指向收集元件140的方向呈轴向对称。本实施例中，升温装置130的数量为4个，且通道124于中心处具有对称轴128，其中对称轴128平行熔喷装置110指向收集元件140的方向，而升温装置130对称于此对称轴128。为了方便说明，图2中也绘示有对称轴128，图2的对称轴128方向为平行进入纸面方向。
于此配置下，由于升温装置130是以对称的方式提升通道124的温度，通道124内的温度分布也对应地呈现均匀，因此每一条由熔融塑料102固化而成的纤维丝的外缘也同为均匀地被延长固化时间。也就是说，所形成的熔喷纤维104中，具有较细尺寸的纤维丝比例因此而增加。
本实施例中，通道124的截面为矩形。然而，应了解到，图2所举的截面为矩形的通道124仅为例示，而非用以限制本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，可依实际需要，弹性选择通道124的截面形状，以形成不同尺寸或形貌的熔喷纤维104。
于部分实施例中，通道124的截面为圆形、矩形或多边形。举例而言，请参见图3，图3为本发明纺织设备第二实施例的加热装置的正面示意图，其中图3的视角与图2相同。本实施例与第一实施例的差异在于加热装置120中的通道124的截面为圆形。此外，升温装置130同样设置于外壳122的内壁，且升温装置130以通道124的对称轴128为中心呈轴向对称，其中图3的对称轴128方向为平行进入纸面方向。
请再参见图4，图4为本发明纺织设备第三实施例的加热装置的正面示意图，其中图4的视角与图2相同。本实施例与第一实施例的差异在于本实施例加热装置120中的通道124的截面为多边形，其中本实施例的通道124的截面以七边型为例。同样地，升温装置130设置于外壳122的内壁，且升温装置130以通道124的对称轴128为中心呈轴向对称，其中图4的对称轴128方向为平行进入纸面方向。
综上所述，本发明纺织设备中的通道的截面形状可以有不同形状，进而对应形成不同形貌的熔喷纤维。也就是说，对应于不同过滤产品的规格需求(滤效)，作为过滤产品原料的熔喷纤维可以藉由简单置换通道的截面形状满足其规格需求。此外，升温装置所采用的装置也能对应地更换，以调整熔喷纤维的滤效。
请参照图5，图5为本发明纺织设备第四实施例的加热装置的正面示意图，其中图5的视角与图2相同。本实施例与第一实施例的差异在于本实施例加热装置120中的升温装置130采用加热管，例如陶瓷管、石英管、红外线加热管或电热棒。
本实施例中，管状的升温装置130设置于外壳122的内壁，且管状的升温装置130彼此平行，并对称于通道124的对称轴128，呈轴向对称，其中图5的对称轴128方向为平行进入纸面方向。
请回到图1A。同前所述，纺织设备100是以提升通道124温度作为延长熔融塑料102固化成熔喷纤维104的时间。本发明所属技术领域中具有通常知识者，可依实际需要弹性选择升温方式。例如，于部分实施例中，纺织设备100更包含线圈(未绘示)。线圈设置于外壳122内，其中升温装置130包含铁磁性板体(未绘示)，铁磁性板体通过与线圈电磁感应后升温。也就是说，纺织设备100也可以通过电磁感应使线圈产生时变磁场后，将铁磁性板体以电流热效应方式升温。
请参照图6，图6为本发明纺织设备第五实施例的侧视剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于本实施例的纺织设备100于通道124内设置有颈部126，以增加引导熔融塑料102的气流的流速。
本实施例中，外壳122包含颈部126，颈部126位于通道124两端之间。通道124的截面积从朝向熔喷装置110的一端至颈部126渐减，并且通道124的截面积从颈部126向另一端渐增。
同前所述，熔喷装置110中的气孔114与压缩空气源116连接，以提供引导熔融塑料102的气流。当此气流经过颈部126时，由于通道124对应颈部126部分的截面积较小，此将使得对应颈部126位置的气流具有更快的流速。具体而言，具有更快流速的气流将有助于熔融塑料102的延伸效应，使得其被拉伸为具有更细纤维丝的熔喷纤维104。
请参照图7，图7为本发明纺织设备第六实施例的侧视剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于本实施例的通道124朝向熔喷装置110的一端的截面积A1等于通道124另一端的截面积A2。
本实施例中，通道124自朝向熔喷装置110的一端至另一端的截面积皆相同，因此能形成不同型态的熔喷纤维104。此外，本实施例的纺织设备100也能设置如第五实施例中的颈部126(请见图6)，以提升熔喷装置110提供的气流的流速，使得通道124内通过对应颈部126位置的气流流速提升。除此之外，升温装置130于熔喷装置110指向收集元件140的方向上彼此平行。举例而言，当通道124于熔喷装置110指向收集元件140的方向的截面为矩形时，设置于外壳122内壁的升温装置130除了彼此平行外，其也平行于对称轴128。
综上所述，本发明的纺织设备延长熔融塑料的固化时间，进而形成具有细纤维丝的熔喷纤维。此外，上述实施例所举的设置方式能互相搭配，例如，通道采用如第五实施例具有颈部的配置，而升温装置采用如第四实施例的加热管。以下叙述中，将结合实验数据以及扫描式电子显微镜照片(scanningelectronmicroscope；SEM)，以对所制作而成的熔喷纤维作进一步说明。
请回到图1A。本发明的一个方面在于提供一种熔喷纤维104的制作方法，包含下列步骤。提供熔融塑料102至熔喷装置110中，并通过熔喷装置110发射熔融塑料102至通道124。提升通道124的温度，用以延长熔融塑料102固化成熔喷纤维104的时间，且通道124的截面积沿熔融塑料102的发射方向渐增或皆相同。接收通过通道124的熔融塑料102。于部分实施例中，通道124的温度介于100℃至400℃。
表一以熔喷纤维制成的滤片的滤效以及压损量测结果
请参见表一，表一为以熔喷纤维制成的滤片的滤效以及压损量测结果，其中表一所使用的测试粒径为0.3微米(μm)的氯化钠、测试流量为每秒5.3厘米(cm/sec)以及滤片尺寸为100平方厘米(cm2)。表一中，比较例的熔喷纤维为直接藉由熔喷装置熔喷形成，亦即比较例的熔喷纤维是在熔喷纤维不经由任何后续通道的条件下制成。实验例的熔喷纤维为通过本发明包括通道的纺织设备所制成，其中通道内的温度藉由开启升温装置大致提升至215℃。
根据表一的结果，通过本发明纺织设备所形成的熔喷纤维具有更佳的过滤效果。此外，所形成的熔喷纤维也具有较低的压损，使得使用者配戴通过此熔喷纤维制成的口罩时，不会造成呼吸不顺畅的问题。
请再参见图8，图8为通过本发明纺织设备所形成的熔喷纤维的扫描式电子显微镜照片。图8为将熔喷纤维放大3500倍的结果。图8中，通过本发明纺织设备所形成的熔喷纤维为不规则的纤维细丝，且熔喷纤维尺寸大致小于0.5微米(μm)，且平均直径为0.448微米(μm)。
综上所述，本发明的纺织设备藉由加热装置延长熔融塑料的固化时间，使得熔融塑料进行延伸效应的时间被延长，进而形成具有细纤维丝的熔喷纤维。再者，所形成的熔喷纤维尺寸为呈现不规则的丝状。此外，本发明的纺织设备可通过简易置换设备，例如不同升温装置或是不同截面的通道，产生不同型态或是不同尺寸的熔喷纤维，以配合不同的过滤效果。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种纺织设备，包含：
熔喷装置，用以发射熔融塑料以形成熔喷纤维；
加热装置，设置于所述熔喷装置的一侧，并包含：
外壳，具有通道，用以接收所述熔喷纤维，其中所述通道朝向所述熔喷装置的一端的截面积小于或等于所述通道另一端的截面积；以及
至少一升温装置，设置于所述外壳的内壁，用以提升所述通道的温度；以及
收集元件，设置于所述加热装置相对所述熔喷装置的一侧，用以接收通过所述通道的所述熔喷纤维。
2.如权利要求1的纺织设备，其中所述通道朝向所述熔喷装置的一端的截面积小于所述通道另一端的截面积，且所述通道的截面积自朝向所述熔喷装置的一端至所述另一端为线性渐增。
3.如权利要求1的纺织设备，其中所述外壳包含位于所述两端之间的颈部，所述通道的截面积从朝向所述熔喷装置的一端至所述颈部渐减，并且所述通道的截面积从所述颈部向所述另一端渐增。
4.如权利要求1的纺织设备，其中所述通道的截面为圆形、矩形或多边形。
5.如权利要求1的纺织设备，其中所述升温装置的温度介于100℃至400℃。
6.如权利要求1的纺织设备，其中所述升温装置的数量为多个，且所述升温装置于所述熔喷装置指向所述收集元件的方向呈轴向对称。
7.如权利要求6的纺织设备，其中所述升温装置于所述熔喷装置指向所述收集元件的方向上彼此平行。
8.如权利要求1的纺织设备，其中所述熔喷装置更包含：
喷嘴，用以发射所述熔融塑料；以及
气孔，连接至压缩空气源，用以提供气流导引所述熔喷纤维。
9.如权利要求1的纺织设备，其中所述升温装置包含陶瓷管、石英管、加热板、红外线加热管或电热棒。
10.如权利要求1项的纺织设备，更包含线圈，设置于所述外壳内，其中所述升温装置包含铁磁性板体，所述铁磁性板体通过与所述线圈电磁感应后升温。
11.一种熔喷纤维的制作方法，包含：
提供熔融塑料至熔喷装置中，并通过所述熔喷装置发射所述熔融塑料至通道；
提升所述通道的温度，用以延长所述熔融塑料固化成熔喷纤维的时间，且所述通道的截面积沿所述熔融塑料的发射方向渐增或皆相同；以及
接收通过所述通道的所述熔融塑料。
12.如权利要求11项的熔喷纤维的制作方法，其中所述通道的温度介于100℃至400℃。
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