CN107740198B - 一种闪蒸纺丝设备及其纺丝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闪蒸纺丝设备，包括箱体、喷丝头、转向板及传送装置，所述箱体一侧设有纺丝原液入口，所述喷丝头设于所述纺丝原液入口上，所述转向板设于所述箱体另一侧且与所述喷丝头相对，传送装置设于所述箱体的底部，还包括空气放大器，所述空气放大器设于所述转向板及所述传送装置之间，经转向板引出的带有纤维束的高压空气从所述空气放大器的压缩空气进口进入。本发明同时公开了一种闪蒸纺丝设备的纺丝方法，包括以下步骤：纺丝原液从喷丝头喷出，形成纤维束，利用空气放大器对纤维束二次牵伸，并且均匀开纤成纤维网。本发明采用空气放大器替代传统静电设备对纤维开纤，具有更加节能、安全的效果，且制得的纤维直径小，强度高。
Description
技术领域
本发明涉及无纺布的技术领域，尤其涉及一种闪蒸纺丝设备及其纺丝方法。
背景技术
闪蒸纺丝是干法纺丝的一种特例，聚合物在溶剂闪蒸时迅速形成纤维，亦称瞬间纺丝。该纺丝技术方法主要是：将成纤聚合物与溶剂混合，所选的溶剂沸点低于聚合物，在常温常压下不能溶解聚合物；在加压加热的情况下，能够溶解成纤聚合物。当加热至温度略高于溶剂的沸点时，聚合物溶解制成纺丝原液，随即从喷丝孔挤出，进入低温（或常温）和低压（或常压）介质中，液态细流中的溶剂突然蒸发，聚合物迅速冷却固化，形成超细的网络结构。丝束通过带有高压的针状负电极板，经电晕放电。丝束内纤维因带同性电荷而开纤，带电纤维由输送帘网下带高压正电的金属板电晕放电而中和，现有技术中的一种闪蒸纺丝设备如图1所示，包括喷丝头10、转向板20、积集带30、靶板40、针状电极板50、第一辊筒60、第二辊筒70、金属板80，纺丝原液从喷丝头喷出，喷出气流速度为6000-8000m/min，溶剂瞬间发泡闪蒸，利用速度梯度变化对丝束进行高倍拉伸，形成超细网状纤维条，用静电方法使丝束开纤，保持单丝状态，并利用静电装置使纤维凝聚成网，凝网速度为90-110 m/min。这种方法利用两电极电晕放电，采用的电压极高。这种静电生产工艺有如下缺点：首先，极易产生安全隐患，例如，由静电引起的火灾、爆炸等；其次，由于负电极、金属板电晕放电受电流稳定性等条件的影响，稳定性难控制，造成纤维开纤程度不同、成网均匀性差；再次，由于静电压产生的纤维牵伸也是比较难控制其稳定性；此外，由于静电工艺，使得纤维凝网速度慢、凝网速度不可调节等等都是静电闪蒸法纺丝的现存问题。
有鉴于此，本发明人研究和设计了一种闪蒸纺丝设备及其纺丝方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种闪蒸纺丝设备及其纺丝方法，首次利用空气放大器替代静电设备，使得纤维束挤出喷丝口后，即由强大的气流带到输送成网装置上，形成成网均匀性好、纤维细、强度高、生产速度可控，安全可控的无纺布纤维网。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种闪蒸纺丝设备，包括箱体、喷丝头、转向板及传送装置，所述箱体一侧设有纺丝原液入口，所述喷丝头设于所述纺丝原液入口上，所述转向板设于所述箱体另一侧且与所述喷丝头相对，用于传送纺丝纤维网的传送装置设于所述箱体的底部，还包括空气放大器，所述空气放大器设于所述转向板及所述传送装置之间，且靠近所述转向板设置，经转向板引出的带有纤维束的高压空气从所述空气放大器的压缩空气进口进入，通过附壁效应，经空气放大器的出口吹出。
作为实施例的优选方式，所述空气放大器包括内置引射通道的外壳体和内插于所述外壳体的内衬，所述外壳体的一端为空气引入口，外壳体的另一端为输出口，在外壳体上设置压缩空气进口，所述内衬对应所述压缩空气进口的部分呈收拢状，使得所述外壳体与所述内衬间形成的一环形腔与所述压缩空气进口连通；所述内衬的进气端部与所述外壳体间具有一与所述环形腔连通的间隙，所述间隙与所述内衬内部的空气通道连通；所述进气端部的内壁呈圆角状，使得经所述压缩空气进口、环形腔、间隙流入的带有纤维束的高压空气于所述圆角状内壁产生附壁效应。
作为实施例的优选方式，所述传送装置包括积集带和辊轮，所述积集带设于所述空气放大器的下方，所述辊轮设于所述积集带的一侧。
作为实施例的优选方式，所述间隙大小为0.05-0.1mm。
作为实施例的优选方式，所述箱体还包括纺丝回料口，所述纺丝回料口设于所述箱体的顶部，用于收集由箱体吹出未被利用的纺丝。
一种闪蒸纺丝设备的纺丝方法，包括以下步骤：纺丝原液从喷丝头喷出，纺丝原液的溶剂瞬间蒸发，纺丝原液的聚合物迅速冷却固化，形成纤维束，带有纤维束的高压空气被转向板引向空气放大器，带有纤维束的高压空气依次经过空气放大器的压缩空气进口、环形腔及间隙，气流将纤维束进行二次牵伸，并且均匀开纤成网状蓬松结构，开纤后的纤维束沉降在积集带上形成纤维网，纤维网经过辊轮的热轧形成薄片。
作为实施例的优选方式，空气放大器产生的气流速度为12000-15000m/min。
作为实施例的优选方式，所述纤维网的纤维直径为0.5-2μm，纤维强度为4-6g/d。
由于本发明采用了上述的技术方案，使得本发明具有以下有益效果：本发明在闪蒸纺丝技术领域，首次采用了空气放大器替代传统静电装置，利用高速空气放大的原理，使得纤维束在气流的携带下完成二次牵伸，并且快速均匀成网，解决了原来采用静电装置可能产生的安全问题，并且充分利用了由喷丝头喷出的带有纤维束的高压空气，不需要额外制备高压空气，具有节能的效果。因此，本发明实现了闪蒸纺丝设备与空气放大器的有机统一，两者相辅相成。
附图说明
图1为现有技术的一种闪蒸纺丝设备的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明空气放大器的结构示意图；
图4为本发明空气放大器外壳体的结构示意图；
图5为本发明空气放大器内衬的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，本发明揭示了一种闪蒸纺丝设备，包括箱体1、喷丝头2、转向板3及传送装置4，所述箱体1一侧设有纺丝原液入口11及纺丝回料口12，所述喷丝头2设于所述纺丝原液入口11上，所述纺丝回料口12设于所述箱体1的顶部，用于收集由箱体吹出未被利用的纺丝；所述转向板3设于所述箱体1另一侧且与所述喷丝头2相对，用于传送纺丝纤维网的传送装置4设于所述箱体1的底部，还包括空气放大器5，所述空气放大器5设于所述转向板3及所述传送装置4之间，且靠近所述转向板3设置，经转向板3引出的带有纤维束的高压空气从所述空气放大器5的压缩空气进口进入，通过附壁效应，经空气放大器5的出口吹出；所述传送装置4包括积集带41和辊轮42，所述积集带41设于所述空气放大器5的下方，所述辊轮42设于所述积集带41的一侧。
作为实施例的优选方式，如图3-5所示，所述空气放大器5包括内置引射通道的外壳体51和内插于所述外壳体的内衬52，所述外壳体51的一端为空气引入口511，外壳体51的另一端为输出口512，在外壳体51上设置压缩空气进口513，所述内衬52对应所述压缩空气进口的部分呈收拢状，使得所述外壳体51与所述内衬52间形成的一环形腔53与所述压缩空气进口513连通；所述内衬的进气端部与所述外壳体间具有一与所述环形腔53连通的间隙，所述间隙大小为0.05-0.1mm；所述间隙与所述内衬内部的空气通道连通；所述进气端部的内壁呈圆角状，使得经所述压缩空气进口、环形腔、间隙流入的带有纤维束的高压空气于所述圆角状内壁产生附壁效应，使得纤维网沉降在积集带上，便于后续热轧成型。
实施例2
本发明揭示了一种闪蒸纺丝设备的纺丝方法，包括纺丝原液从喷丝头喷出，纺丝原液的溶剂瞬间蒸发，纺丝原液的聚合物迅速冷却固化，形成纤维束，带有纤维束的高压空气被转向板引向空气放大器，带有纤维束的高压空气气流速度为6000-8000m/min，依次经过空气放大器的压缩空气进口、环形腔及间隙后，空气放大器产生的气流速度为12000-15000m/min；气流将纤维束进行二次牵伸，并且均匀开纤成网状蓬松结构，开纤后的纤维束沉降在积集带上形成纤维网，纤维网经过辊轮的热轧形成薄片。
实施例3
对本发明制得的纤维网（实验组）及采用如背景技术所述的闪蒸纺丝设备制得的纤维网（对比组1、2）进行纤维细度及纤维强度测试，结果如表1。
表1 纤维网之纤维性能测试
由此可见，本发明制得的纤维网纤维细，且强度高。纤维网纤维细有利于产品无纺布的过滤，防水，纤维强度高有利于纤维网直接成网，不需要与其它纺织品复合，因而大大扩展了本发明制得的无纺布的用途。
总之，本发明首次采用了空气放大器作为闪蒸纺丝设备的开纤元件，利用高速空气放大的原理，使得纤维束在气流的携带下，完成二次牵伸，并且快速均匀成网，替代静电发生装置的开纤成网的作用。本发明首先解决了生产安全隐患的重大问题；其次，虽然没有静电荷的开纤作用，但是强大的气流使得纤维开纤更强，纤维更蓬松，闪蒸效果更佳，成品均匀性更佳；另外，由于高速气流作用于纤维束上，相当于该纤维束在成网前进行了常规纺丝生产中的二次牵伸工序，使得纤维取向度提高，结晶度提高，纤维强力得以有效的增加；最后，因为不是用电晕放电原理使得纤维附着于输送网上，解决了凝网速度的限制问题，使得成网速度可调节，纤维网单位平方重量可控制，使得在同种喷丝条件下，生产不同种克重的最终产品成为可能，大大简化了闪蒸法生产无纺布的工艺流程。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (7)
1.一种闪蒸纺丝设备，包括箱体、喷丝头、转向板及传送装置，所述箱体一侧设有纺丝原液入口，所述喷丝头设于所述纺丝原液入口上，所述转向板设于所述箱体另一侧且与所述喷丝头相对，用于传送纺丝纤维网的传送装置设于所述箱体的底部，其特征在于：还包括空气放大器，所述空气放大器设于所述转向板及所述传送装置之间，且靠近所述转向板设置，经转向板引出的带有纤维束的高压空气从所述空气放大器的压缩空气进口进入，通过附壁效应，经空气放大器的出口吹出；
所述空气放大器包括内置引射通道的外壳体和内插于所述外壳体的内衬，所述外壳体的一端为空气引入口，外壳体的另一端为输出口，在外壳体上设置压缩空气进口，所述内衬对应所述压缩空气进口的部分呈收拢状，使得所述外壳体与所述内衬间形成的一环形腔与所述压缩空气进口连通；所述内衬的进气端部与所述外壳体间具有一与所述环形腔连通的间隙，所述间隙与所述内衬内部的空气通道连通；所述进气端部的内壁呈圆角状，使得经所述压缩空气进口、环形腔、间隙流入的带有纤维束的高压空气于所述圆角状内壁产生附壁效应。
2.如权利要求1所述的一种闪蒸纺丝设备，其特征在于：所述传送装置包括积集带和辊轮，所述积集带设于所述空气放大器的下方，所述辊轮设于所述积集带的一侧。
3.如权利要求1所述的一种闪蒸纺丝设备，其特征在于：所述间隙大小为0.05-0.1mm。
4.如权利要求1所述的一种闪蒸纺丝设备，其特征在于：所述箱体还包括纺丝回料口，所述纺丝回料口设于所述箱体的顶部，用于收集由箱体吹出未被利用的纺丝。
5.一种如权利要求1所述闪蒸纺丝设备的纺丝方法，其特征在于：包括以下步骤：纺丝原液从喷丝头喷出，纺丝原液的溶剂瞬间蒸发，纺丝原液的聚合物迅速冷却固化，形成纤维束，带有纤维束的高压空气被转向板引向空气放大器，带有纤维束的高压空气依次经过空气放大器的压缩空气进口、环形腔及间隙，气流将纤维束进行二次牵伸，并且均匀开纤成网状蓬松结构，开纤后的纤维束沉降在积集带上形成纤维网，纤维网经过辊轮的热轧形成薄片。
6.如权利要求5所述的一种闪蒸纺丝设备的纺丝方法，其特征在于：空气放大器产生的气流速度为12000-15000m/min。
7.如权利要求5所述的一种闪蒸纺丝设备的纺丝方法，其特征在于：所述纤维网的纤维直径为0.5-2μm，纤维强度为4-6g/d。
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