CN112011895A - 一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置，涉及熔喷纺织技术领域。本发明提供的一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置，通过在熔喷非织造布接收装置内设置冷却模组，采用冷却循环水吸收熔喷非织造布及接收网帘的多余热量，及时将热量转移带走来降低熔喷非织造布和接收网帘的温度，可改善熔喷非织造布的透气和过滤性能；本发明通过冷却模组的设置，可保持熔喷非织造布干燥的前提下进行快速冷却，可避免雾气吸热蒸发对熔喷超细纤维成型的气流场和温度场造成影响，避免干扰熔喷气流场及纤维牵伸成型，减少对熔喷超细纤维的自粘结成网的影响。

Description

一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置
技术领域
本发明涉及熔喷纺织技术领域，特别涉及一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置。
背景技术
熔喷非织造布生产技术是利用聚合物为原料直接制备非织造布的一种方法，在熔喷生产过程中，聚合物切片在螺杆挤压机的加热加压下由固态逐渐转化为熔融状态的聚合物熔体，聚合物熔体从喷丝板前端的喷丝孔里挤出，受到两股收敛的高温高速气流的高倍牵伸，形成熔喷超细纤维沉积于接收网帘上，并经自身粘合形成熔喷非织造布。熔喷技术生产工艺简单、生产流程短，已成为发展最迅速的非织造技术之一，熔喷超细纤维的细度一般为1～5um，可广泛应用在医用材料、精细过滤材料、吸油材料、保暖材料以及空气净化等各个领域。
在熔喷非织造布生产过程中，熔喷模头设置温度可在220～260℃，热空气温度设置为260～300℃，热空气速度可高达150～200m/s，而熔喷非织造布的接收距离通常在20cm左右，高温高速气流将聚合物熔体牵伸为熔喷超细纤维的成型过程中，在较短的接收距离内，高温高速气流多余的热量会直接作用于接收网帘上，导致接收网帘温度较高，不利于熔喷非织造布；另一方面，聚合物熔体本身也带有较多的热量，如没有快速散去，会导致纤维粘连在一起，从而减低熔喷非织造布的孔隙率，透气和过滤性能下降；另外，熔喷超细纤维的温度会影响熔喷非织造布的驻极效果，温度较高的熔喷超细纤维在经过驻极处理时会导致驻极效果下降，从而使熔喷非织造布的过滤性能下降。
现有对熔喷超细纤维的冷却方式包括空调冷却法和水雾化喷雾冷却法。其中，空调冷却法是在生产车间安装空调，通过空调来调解熔喷纺丝和接收装置区域的温度，其通过在熔喷模头和接收网帘之间吹拂空调冷风对熔喷超细纤维进行冷却，该方法在实际应用过程中空调系统的设计安装，包括制冷机组配备、风柜、调试运行以及运行成本均较高，需要大量人力物力资源支持，另外，冷却风也会造成高温高速气流和喷丝板的温度造成影响，从而导致设置参数不稳定，导致熔喷非织造布产品的技术性能下降；而水雾化喷雾冷却法则是通过设计各种形式的雾化装置，通过提过压力泵或喷嘴等装置通过将冷却水进行雾化喷洒在熔喷模头和接收网帘之间的熔喷超细纤维上，通过冷风或冷雾气吹向熔喷超细细丝进行冷却，该类方法具有良好的冷却效果，但在冷却过程中，雾化的水分会停留在熔喷超细纤维上，由于熔喷超细纤维通常为化学纤维，吸湿性能差，无法很好地吸收水分，从而使熔喷非织造布在成型过程中保持潮湿状态，在后面驻极处理中，过多的水分会消减电荷，驻极效果质量严重下降，另外熔喷非织造布在储存过程中，也更容易发生发霉现象。
发明内容
针对相关技术存在的上述问题，本发明提供了一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置，用以解决现有技术存在的技术问题。本发明的技术方案如下：
根据本发明实施例的一个方面，提供一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置，其特征在于，所述装置包括纺丝模组、接收模组和冷却模组：
其中，所述纺丝模组用于制备熔喷超细纤维；
所述接收模组设于所述纺丝模组下方，用于接收所述纺丝模组喷出的熔喷超细纤维，所述接收模组包括接收网帘，所述接收网帘由转辊回转传送连接，所述接收网帘下方设有负压吸风装置；
所述冷却模组包括用于存储水的水箱，所述水箱的出水口一侧通过导管依次与水体过滤器、制冷机、循环压力泵相连通，所述循环压力泵的出水口与冷却辊模块的进水口相连通，所述冷却辊模块包括水平排列且相互连通的预设数量个冷却辊，所述冷却辊模块设于所述接收网帘与所述负压吸风装置之间，且所述冷却辊模块上表面与所述接收网帘下表面相接触，所述冷却辊模块的出水口通过导管与所述水箱的入水口一侧相连通；
对于所述冷却辊模块中的每个冷却辊，所述冷却辊包括冷却水入口、支撑轴、冷却水螺旋型盘管和冷却水出口，每个相邻冷却辊之间通过冷却水入口和冷却水出口串联连通。
在一个优选的实施例中，所述接收模组的下方还设有扁嘴干燥风机，所述扁嘴干燥风机出风口与所述接收网帘下段外侧表面呈30~60°夹角，且所述扁嘴干燥风机在水平方向上的吹喷方向与所述接收网帘下段的输送方向相反。
在一个优选的实施例中，所述循环压力泵与所述冷却辊模块之间的导管处还设有进水阀和入口温度计。
在一个优选的实施例中，所述冷却辊模块与所述水箱之间的导管处还设有出口温度计和出口计量阀。
在一个优选的实施例中，所述冷却模组还包括调节辊，所述调节辊用于调节所述冷却辊模块中各个冷却辊之间的相对距离。
在一个优选的实施例中，所述装置还包括干燥箱，所述干燥箱用于存储吸水树脂，所述干燥箱设于所述冷却辊模块的下方，用于吸收所述冷却模组内空气的水汽。
在一个优选的实施例中，所述纺丝模组包括喂料斗，所述喂料斗出口侧与所述螺杆挤出机相连通，所述螺杆挤出机依次与过滤装置、计量泵、喷丝板相连通。
在一个优选的实施例中，所述装置还包括驻极装置和卷绕装置，所述驻极装置与所述接收模组的出口侧相接。
与现有技术相比，本发明提供的一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置具有以下优点：
本发明提供的用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置，通过在熔喷非织造布接收装置内设置冷却模组，采用冷却循环水吸收熔喷非织造布及接收网帘的多余热量，及时将热量转移带走来降低熔喷非织造布和接收网帘的温度，可改善熔喷非织造布的透气和过滤性能；本发明通过冷却模组的设置，可保持熔喷非织造布干燥的前提下进行快速冷却，可避免雾气吸热蒸发对熔喷超细纤维成型的气流场和温度场造成影响，避免干扰熔喷气流场及纤维牵伸成型，减少对熔喷超细纤维的自粘结成网的影响。
此外，本发明提供的冷却接收成本较低，冷却水可循环利用，节约制造成本，干燥的熔喷超细纤网在驻极处理时，可提高驻极效率，提高过滤效率和降低过滤阻力，干燥的熔喷超细纤维也有利于熔喷非织造布后续的储存和运输。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置的装置示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的冷却辊模块的模块示意主视图。
图3是根据一示例性实施例示出的冷却辊模块的模块示意侧视图。
图4是根据一示例性实施例示出的另一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置的装置示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在熔喷生产过程中，熔喷模头设置温度可在220～260℃，热空气温度设置在260～300℃范围内，热空气速度可高达150～200m/s，而熔喷非织造布的接收距离通常在20 cm左右，高温高速的热空气夹持着熔喷纤维成型过程中，在较短的接收距离里，多余的热量会直接作用于接收网帘上，导致接收网帘温度较高，不利于熔喷非织造布的成型收集。另一方面，未定型的熔喷超细纤维本身也带有较多的热量，如没有快速散去，会导致纤维粘连在一起，从而减低熔喷非织造布的孔隙率，使得熔喷非织造布的透气和过滤性能下降。另外，熔喷超细纤维温度会影响熔喷非织造布的驻极效果，温度较高的熔喷超细纤维在经过驻极处理时会导致驻极效果下降，从而使熔喷非织造布的过滤性能下降。
为了解决上述现有熔喷纺丝装置所具备的技术问题，本发明提出了一种熔喷非织造布生产的在线冷却接收方法及其装置，通过在接收网帘下方设置冷却模组，达到对熔喷非织造布的快速冷却成型，且整个冷却过程保持熔喷非织造布处于干燥状态。
图1是根据一示例性实施例示出的一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置的装置示意图，如图1所示，该用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置包括纺丝模组1、接收模组和冷却模组：
其中，所述纺丝模组1用于制备熔喷超细纤维；所述接收模组设于所述纺丝模组1下方，用于接收所述纺丝模组1喷出的熔喷超细纤维，所述接收模组包括接收网帘2，所述接收网帘2由转辊3回转传送连接，所述接收网帘2下方设有负压吸风装置4；所述冷却模组包括用于存储水的水箱5，所述水箱5的出水口一侧通过导管依次与水体过滤器6、制冷机7、循环压力泵8相连通，所述循环压力泵8的出水口与冷却辊模块9的进水口相连通，所述冷却辊模块9包括水平排列且相互连通的预设数量个冷却辊10，所述冷却辊模块9设于所述接收网帘2与所述负压吸风装置4之间，且所述冷却辊模块9上表面与所述接收网帘2下表面相接触，所述冷却辊模块9的出水口通过导管与所述水箱5的入水口一侧相连通。
对于所述冷却辊模块9中的每个冷却辊10，所述冷却辊10包括冷却水入口11、支撑轴12、冷却水螺旋型盘管13和冷却水出口14，每个相邻冷却辊10之间通过冷却水入口11和冷却水出口14串联连通，其中，冷却辊模块9的模块示意主视图如图2所示，冷却辊模块9的模块示意侧视图如图3所示。
本发明提供的用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置在实际作业时，纺丝模组1喷出熔喷超细纤维后，熔喷超细纤维落入接收模组的接收网帘2表面，接收网帘2在转辊3的作用下沿预设方向回转运动；此时，冷却模组中水箱5的水在循环压力泵8的作用下泵入水体过滤器6，经由水体过滤器滤除水中杂质后，送入制冷机7进行冷却降温为冷却水，冷却水通过循环压力泵8后经导管进入冷却辊模块9的进水口，冷却辊模块9上表面与接收网帘2下表面相接触，使得冷却辊模块9中流经的冷却水快速吸收接收网帘2以及接收网帘2上表面输送的熔喷非织造布散发的热量，从而起到快速冷却的作用，吸收热量后的冷却水在经过冷却辊模块9后温度升高，继续由冷却辊模块9的出水口通过导管进入水箱5，并再次在循环压力泵8的作用下泵入水体过滤器6、制冷机7完成水体的再次冷却，如此循环，从而不间断对连续生产状态下的接收网帘和熔喷非织造布进行冷却。
在一个优选的实施例中，所述接收模组的下方还设有扁嘴干燥风机，所述扁嘴干燥风机出风口与所述接收网帘下段外侧表面呈30~60°夹角，且所述扁嘴干燥风机在水平方向上的吹喷方向与所述接收网帘下段的输送方向相反。
接收网帘在经过冷却辊模块冷却后，其表面附近空气中的水汽可能同样会因快速冷却发生凝结，使得接收网帘表面存在微小的水汽附着，扁嘴干燥风机与接收网帘输送方向的逆角度吹捧，可进一步干燥接收网帘表面的水汽，同时可将接收网帘表面残留纤维组份进行清洁，从而提高后续熔喷非织造布的材料质量。
在一个优选的实施例中，所述循环压力泵8与所述冷却辊模块9之间的导管处还设有进水阀15和入口温度计16。
进水阀15用于调节冷却模组中的水流大小，从而控制冷却模组的冷却效率和速度；入口温度计16用于测量入口水体温度，确保冷却水在循环过程中具有稳定状态。
在一个优选的实施例中，所述冷却辊模块9与所述水箱5之间的导管处还设有出口温度计17和出口计量阀18。
出口计量阀18用于调解水循环流量和速度；出口温度计17用于测量出口冷却水的温度，可用于预测纤网和网帘的热量大小，从而反馈调节制冷机7的制冷工作状态，确保熔喷非织造布和接收网帘2充分均匀冷却。
在一个优选的实施例中，所述冷却模组还包括调节辊19，所述调节辊19用于调节所述冷却辊模块9中各个冷却辊10之间的相对距离。
在一个优选的实施例中，所述装置还包括干燥箱20，所述干燥箱20用于存储吸水树脂，所述干燥箱20设于所述冷却辊模块的下方，用于吸收所述冷却模组内空气的水汽。
其中，包括有进水阀15、入口温度计16、出口温度计17、出口计量阀18、调节辊19以及干燥箱20的冷却接收装置的装置示意图如图4所示。
在一个优选的实施例中，所述纺丝模组包括喂料斗，所述喂料斗出口侧与所述螺杆挤出机相连通，所述螺杆挤出机依次与过滤装置、计量泵、喷丝板相连通。
在一个优选的实施例中，所述装置还包括驻极装置和卷绕装置，所述驻极装置与所述接收模组的出口侧相接。
需要说明的是，在一种可能的实施方式中，制冷机7调节水温为10～40℃，循环压力泵8范围为0.2Kg/cm2 ～ 2Kg/cm2，进水阀15和出口计量阀18控制进水流量为5～20 L/h，通过入口温度计16进行测量和反馈到制冷机7中进行控制，接收模组中转辊3速度为20～40m/min，负压吸风装置4的吸风量为500～1500 m3/h。
为了更好地说明本发明提供的一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置的实际使用效果，示出下述实施例1、2行说明：
实施例1
将聚丙烯切片经喂料斗送到螺杆挤出机，螺杆挤出机为四区加热，从进料端到挤出端分布是140℃、180℃、200℃和230℃，将聚丙烯切片熔融为聚合物熔体，再经过过滤装置对聚合物熔体进行除杂，以防堵塞喷丝孔并通过齿轮泵的计量泵精确控制流量，控制纤网克重为28～32g/m2，将聚合物熔体连续运输到喷丝板里进行熔喷纺丝，喷丝板温度设置在230℃，热风温度为250℃，风压为0.2Mpa，纺出的熔喷超细纤维由本发明提供的冷却接收装置接收，冷却接收装置中的循环压力泵8的压力范围为0.2Kg/cm2 ～ 0.8Kg/cm2，进水阀15控制进水流量为8～12 L/h，出口计量阀18控制出水流量在5～8 L/h，制冷机7控制入口水温为30℃～40℃，通过入口温度计16进行测量，接收模组中转辊3速度为30～ 35 m/min，负压吸风装置4的吸风量为500～800 m3/h，最终制备得到的熔喷非织造布直接通过驻极装置进行驻极处理后，由卷绕装置进行转绕成卷。
实施例2
将聚乳酸切片在60℃下干燥48小时后，经喂料斗送到螺杆挤出机，螺杆挤出机为四区加热，从进料端到挤出端分布是140℃、180℃、200℃和220℃，将聚乳酸切片熔融为聚合物熔体，再经过过滤装置对聚合物熔体进行除杂，以防堵塞喷丝孔并通过齿轮泵的计量泵精确控制流量，控制纤网克重为18～22g/m2，将聚合物熔体连续运输到喷丝板里进行熔喷纺丝，喷丝板温度设置在210℃，热风温度为270℃，风压为0.15Mpa，纺出的熔喷超细纤维由本发明提供的冷却接收装置接收，冷却接收装置中的循环压力泵8的压力范围为0.5Kg/cm2 –1.5Kg/cm2，进水阀15控制进水流量为5～15 L/h，出口计量阀18控制出水流量在5～10 L/h，制冷机7控制入口水温为20℃～30℃，通过入口温度计16进行测量，接收模组中转辊3速度为20～ 30 m/min，负压吸风装置4的吸风量为700～1000 m3/h，最终制备得到的熔喷非织造布直接通过驻极装置进行驻极处理后，由卷绕装置进行转绕成卷。
对上述实施例1-2制备得到的各个熔喷非织造布进行面密度、透气性和过滤效率、过滤阻力的相关测试，并与现有材料所得的熔喷非织造布测试性能数据进行对比，得到的各项性能测试参考数据如表一所示。
其中，（1）面密度测试采用圆刀采样器和电子天平测量，测试方法依据GBT24218.1-2009标准执行。
（2）透气性测试采用YG461D数字式织物透气量仪，测试方法依据GB/T5453－1997标准执行。
（3）过滤性能测试采用LD–05型非织造材料过滤综合性能测试仪，测试方法依据GB2626-2006标准执行。
实施例1 实施例2 常规PP熔喷布 常规PLA熔喷布
面密度（g/m<sup>2</sup>） 30 20 30 20
透气性（mm/s） 243 347 218 312
过滤效率（%） 96.21 92.14 94.87 87.98
过滤阻力（Pa） 119 108 137 120
表一
通过表一示出的各项性能数据对比可知，相较于常规PP熔喷非织造布和常规PLA熔喷非织造布，本发明实施例1-2提供的PP熔喷非织造布和PLA熔喷非织造布在透气性、过滤效率和过滤阻力方面的测试数据更佳。
进一步的，对上述实施例1、2制备得到的熔喷非织造布进行水分残留检测试验发现，本发明提供的冷却接收装置在对熔喷非织造布进行冷却成型后，熔喷非织造布产品的含水量明显较现有冷却装置冷却后生产的熔喷非织造布含水量少。
综上所述，本发明提供的用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置，通过在熔喷非织造布接收装置内设置冷却模组，采用冷却循环水吸收熔喷非织造布及接收网帘的多余热量，及时将热量转移带走来降低熔喷非织造布和接收网帘的温度，可改善熔喷非织造布的透气和过滤性能；本发明通过冷却模组的设置，可保持熔喷非织造布干燥的前提下进行快速冷却，可避免雾气吸热蒸发对熔喷超细纤维成型的气流场和温度场造成影响，避免干扰熔喷气流场及纤维牵伸成型，减少对熔喷超细纤维的自粘结成网的影响。
此外，本发明提供的冷却接收成本较低，冷却水可循环利用，节约制造成本，干燥的熔喷超细纤网在驻极处理时，可提高驻极效率，提高过滤效率和降低过滤阻力，干燥的熔喷超细纤维也有利于熔喷非织造布后续的储存和运输。
虽然，前文已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之进行修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (8)

1.一种用于熔喷非织造布在线生产的冷却接收装置，其特征在于，所述装置包括纺丝模组、接收模组和冷却模组：
其中，所述纺丝模组用于制备熔喷超细纤维；
所述接收模组设于所述纺丝模组下方，用于接收所述纺丝模组喷出的熔喷超细纤维，所述接收模组包括接收网帘，所述接收网帘由转辊回转传送连接，所述接收网帘下方设有负压吸风装置；
所述冷却模组包括用于存储水的水箱，所述水箱的出水口一侧通过导管依次与水体过滤器、制冷机、循环压力泵相连通，所述循环压力泵的出水口与冷却辊模块的进水口相连通，所述冷却辊模块包括水平排列且相互连通的预设数量个冷却辊，所述冷却辊模块设于所述接收网帘与所述负压吸风装置之间，且所述冷却辊模块上表面与所述接收网帘下表面相接触，所述冷却辊模块的出水口通过导管与所述水箱的入水口一侧相连通；
对于所述冷却辊模块中的每个冷却辊，所述冷却辊包括冷却水入口、支撑轴、冷却水螺旋型盘管和冷却水出口，每个相邻冷却辊之间通过冷却水入口和冷却水出口串联连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收模组的下方还设有扁嘴干燥风机，所述扁嘴干燥风机出风口与所述接收网帘下段外侧表面呈30~60°夹角，且所述扁嘴干燥风机在水平方向上的吹喷方向与所述接收网帘下段的输送方向相反。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述循环压力泵与所述冷却辊模块之间的导管处还设有进水阀和入口温度计。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却辊模块与所述水箱之间的导管处还设有出口温度计和出口计量阀。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却模组还包括调节辊，所述调节辊用于调节所述冷却辊模块中各个冷却辊之间的相对距离。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括干燥箱，所述干燥箱用于存储吸水树脂，所述干燥箱设于所述冷却辊模块的下方，用于吸收所述冷却模组内空气的水汽。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纺丝模组包括喂料斗，所述喂料斗出口侧与所述螺杆挤出机相连通，所述螺杆挤出机依次与过滤装置、计量泵、喷丝板相连通。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括驻极装置和卷绕装置，所述驻极装置与所述接收模组的出口侧相接。
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