CN112080852B - 熔喷布的复合制备方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种熔喷布的复合制备方法，包括以下步骤，对原料进行熔喷，对熔喷后的原料进行超声波破碎，获得破碎纤维，将雾化后的溶剂与破碎纤维混合，获得混合纤维；溶剂具有纳米粉体，纳米粉体均匀附着于破碎纤维，将混合纤维制成熔喷无纺布；本发明还揭示了一种熔喷布的制备装置。本申请通过将超声波破碎对原料进行精细破碎，通过超声波对含有纳米粉体的溶剂进行雾化，使得纳米粉体均匀吸附于精细的破碎纤维上，形成的混合纤维制成的熔喷布的孔隙率得以提升，且使得熔喷布具有更好的细菌和颗粒过滤效果的同时，又具备较好的蓬松性和透气性。

Description

熔喷布的复合制备方法及装置
技术领域
本发明涉及熔喷布技术领域，具体地，涉及一种熔喷布的复合制备方法及装置。
背景技术
熔喷布是一种以聚丙烯为主要原料制备而成的无纺布，经熔喷工艺制备获得具有独特的毛细结构的超细纤维。熔喷布具有比表面积大、空隙小而孔隙率大的特点，这些特点使得熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，已广泛应用于过滤、保暖、隔音、吸油、医疗卫生等领域。熔喷布因其优异的过滤性能，是制作口罩的核心材料，在医疗卫生防护中发挥着不可替代的作用。
现有工艺制备的熔喷布普遍具有手感较硬、纤维蓬松性较差、密实透气性差等问题，利用熔喷布生产的口罩较难满足医用KN95、KN100口罩在细菌过滤、颗粒过滤、压力差、通气阻力等方面的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种熔喷布的复合制备方法及装置。
本发明公开的一熔喷布的复合制备方法包括以下步骤：
对原料进行熔喷；
对熔喷后的原料进行超声波破碎，获得破碎纤维；
将雾化后的溶剂与破碎纤维混合，获得混合纤维；其中，溶剂具有纳米粉体，纳米粉体均匀附着于破碎纤维；
将混合纤维制成熔喷无纺布。
根据本发明一实施方式，破碎纤维的粒径0.1-5um。
根据本发明一实施方式，纳米粉体为纳米聚丙烯、纳米石墨烯、纳米银粉中的一种或多种。
根据本发明一实施方式，溶剂为烷烃、脱芳烃中的一种或多种。
根据本发明一实施方式，超声波的频率范围是15—100KHz。
根据本发明一实施方式，通过热风牵引熔喷后的原料进行超声波破碎。
本发明公开的一种熔喷布的制备装置包括：
熔喷机构，其用于原料的熔喷；
超声波破碎机构，其位于熔喷机构的一侧，其接收熔喷的原料并进行超声波破碎，获得破碎纤维；
溶剂传输机构，其位于熔喷机构与超声波破碎机构之间，其用于输送溶剂至超声波破碎机构；溶剂在超声波破碎机构的作用下进行雾化，并与破碎纤维混合，获得混合纤维；其中，溶剂具有纳米粉体，纳米粉体均匀附着于破碎纤维。
根据本发明一实施方式，包括收集机构；收集机构位于超声波破碎机构的一侧；收集机构用于混合纤维的收集。
根据本发明一实施方式，其还包括熔喷布制备机构；熔喷布制备机构接收收集机构收集的混合纤维，并制成熔喷无纺布。
根据本发明一实施方式，还包括热风牵引机构；热风牵引机构与熔喷机构相邻，并面向超声波破碎机构；热风牵引机构产生热风，并通过热风牵引熔喷后的原料至超声波破碎机构的超声波破碎区域。
本发明的有益效果：通过将超声波破碎对原料进行精细破碎，通过超声波对含有纳米粉体的溶剂进行雾化，使得纳米粉体均匀吸附于精细的破碎纤维上，形成的混合纤维制成的熔喷布的孔隙率得以提升，且使得熔喷布具有更好的细菌和颗粒过滤效果的同时，又具备较好的蓬松性和透气性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为实施一中熔喷布的制备装置的结构示意图；
图2为本实施例二中熔喷布的复合制备方法的流程图。
附图标记说明：1、熔喷机构；11、熔喷通道；2、、超声波破碎机构；21、超声波破碎区域；3、溶剂传输机构；31、溶剂喷头；4、收集机构；5、热风牵引机构；51、热风通道。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例一
参照图1，图1为实施一中熔喷布的制备装置的结构示意图。本实施例中的熔喷布的制备装置包括熔喷机构1、超声波破碎机构2以及溶剂传输机构3。超声波破碎机构2位于熔喷机构1的一侧。溶剂传输机构3位于熔喷机构1与超声波破碎机构2之间。熔喷机构1用于原料的熔喷。超声波破碎机构2接收熔喷的原料并进行超声波破碎，获得破碎纤维。溶剂传输机构3其用于输送溶剂至超声波破碎机构2。溶剂在超声波破碎机构2的作用下进行雾化，并与破碎纤维混合，获得混合纤维；其中，溶剂具有纳米粉体，纳米粉体均匀附着于破碎纤维。
通过超声波高频破碎，使得熔喷布原料破碎充分，获得的破碎纤维更细，分散的更为均匀，同时，含有纳米粉体的溶剂雾化后再与破碎纤维混合后，能将纳米粉体均匀的吸附于破碎纤维上，能够有效提升最后制成熔喷布的孔隙率，使得熔喷布具有更好的细菌和颗粒过滤效果的同时，又具备较好的蓬松性和透气性。制备出的熔喷布，符合国内外各种标准的口罩要求，例如，医用KN95、KN100口罩，能够满足医用口罩在细菌过滤、颗粒过滤、压力差、通气阻力等方面的要求。
复参照图1，进一步，本实施例中的原料采用以聚丙烯为主要原料，熔喷机构1可采用现有的熔喷机构，其将原料进行热熔，热熔材料喷向超声波破碎机构2。本实施例中的熔喷机构1的喷射头内具有熔喷通道11，热熔的原材料通过熔喷通道11竖直向下喷射原料。
超声波破碎机构2位于熔融机构1的正下方，其可采用现有中具有中空区域的超声波结构，超声波从四周对中空区域进行释放，超声波破碎机构2的中空区域为超声破碎区域，其正对接收熔喷机构1喷射的原料。优选的，超声波破碎机构2的数量为多个，多个超声波破碎机构2依次叠合设置，以增加超声破碎区域的大小。本实施例中的超声波破碎机构2的数量为三个。在具体应用时，可将熔喷机构1的喷射头直接伸入到超声波破碎区域21。在具体应用时，多个超声破碎机构2的超声波频率可为相同的单一频率工作，也可为不同的多种频率工作。本实施例中的超声波频率范围15—100KHz，振幅为1—100um。当然在其他实施例中，超声波破碎机构2也可位于熔融机构1的前侧或后侧，此处不做限定。
本实施例中的溶剂传输机构3具体为输送管道，其可设置在位于最上方的超声波破碎机构2的上端，并将溶剂传输机构3输送管头伸入到超声波破碎区域21。含有纳米粉体的溶剂通过溶剂传输机构3输送至超声波破碎区域21，超声波破碎机构2的高频超声波将含有有纳米粉体的溶剂进行雾化，并在超声波的作用下与破碎纤维均匀混合，获得混合纤维。本实施例中的纳米粉体为纳米聚丙烯、纳米石墨烯、纳米银粉中的一种或多种。溶剂为烷烃、脱芳烃中的一种或多种。优选的，溶剂传输机构3具有多个溶剂喷头31，多个溶剂喷头31围绕着熔喷通道11周缘依次间隔设置，如此，可利于将溶剂喷头31喷出的溶剂和熔喷通道11喷出的原料混合。
复参照图1，更进一步，熔喷布的制备装置还包括收集机构4以及熔喷布制备机构（图中未显示）。收集机构4位于超声波破碎机构2的一侧。收集机构4用于混合纤维的收集。本实施例中的收集机构4可采用现有的收集装置，例如收集盒，其设置在超声波破碎机构2的正下方。熔喷布制备机构接收收集机构4收集的混合纤维，并制成熔喷无纺布。在具体应用时，熔喷布制备机构可采用抽风机与网板的配合，在抽风机负压状态下将收集装置4内的混合纤维均匀铺在网板上形成熔喷无纺布。当然在其他实施例中，收集机构4也可位于超声波破碎机构2的前侧或后侧，此处不做限定。
复参照图1，更进一步，本实施例中的熔喷布的制备装置还包括热风牵引机构5。热风牵引机构5与熔喷机构1相邻，并面向超声波破碎机构2。热风牵引机构5产生热风，并通过热风牵引熔喷后的原料至超声波破碎机构5的超声波破碎区域21。本实施例中的热风牵引机构5包括热风产生件（图中未显示）和与热风产生件相连通的热风通道51。其中，热风产生件可采用现有的热风产生装置，例如热风机。热风通道51套设于熔喷通道11外，并正对于下方超声破碎机构2的超声波破碎区域21。原料从熔喷通道11喷出时，热气产生件产生的热风通过热气通道51喷出，且喷出的热风包覆于喷出的原料外，将原料顺利的牵引至超声波破碎机构2的超声波破碎区域21。而且，在超声波破碎机构2进行超声波破碎时，热风能够对原料进行拉伸，辅助超声破碎机构2的破碎，使得原料经过超声波破碎获得破碎纤维的粒径更小，本实施例中的破碎纤维的粒径可达到0.1-5um。而更小的粒径的破碎纤维更易于和溶剂中的纳米粉体均匀附着，从而进一步使得后续制得的熔喷布的孔隙率和过滤效果得以提升，又具备较好的蓬松性和透气性。
实施例二
参照图2，图2为本实施例二中熔喷布的复合制备方法的流程图。本实施例中熔喷布的复合制备方法是基于实施例一中熔喷布的制备装置实现，其具体包括以下步骤：
S1，对原料进行熔喷。
S2，对熔喷后的原料进行超声波破碎，获得破碎纤维。
S3，将雾化后的溶剂与破碎纤维混合，获得混合纤维；其中，溶剂具有纳米粉体，纳米粉体均匀附着于破碎纤维。
S4，将混合纤维制成熔喷无纺布。
在原有的熔喷工艺的基础上，通过将超声波破碎对原料进行精细破碎，通过超声波对含有纳米粉体的溶剂进行雾化，使得纳米粉体均匀吸附于精细的破碎纤维上，形成的混合纤维制成的熔喷布的孔隙率得以提升，且使得熔喷布具有更好的细菌和颗粒过滤效果的同时，又具备较好的蓬松性和透气性。
优选的，在步骤S2中，通过热风牵引熔喷后的原料进行超声波破碎。通过热风对原料的牵引，使得原料准确进入到超声波破碎区域，且热风能够对原料进行拉伸，辅助原料进行超声波破碎，进一步减小破碎纤维的粒径，从而进一步提升纳米粉体与破碎纤维的均匀附着效果。本实施例中破碎纤维的粒径0.1-5um。
上述步骤S1至S4可由实施例一中的熔喷布的制备装置实现，此处不再赘述。
优选的，纳米粉体为纳米聚丙烯、纳米石墨烯、纳米银粉中的一种或多种。
优选的，溶剂为烷烃、脱芳烃中的一种或多种。
优选的，超声波的频率范围是15—100KHz。振幅为1—100um。
参照下表，下表为分别采用传统熔喷，熔喷-超声波破碎，超声波破碎-超声雾化三种方案生产出来的熔喷布的实验数据。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，第一项的熔喷工艺是现有工艺，第二项的熔喷-超声波破碎工艺是在实施例一中超声波破碎机构2不传送含有纳米粉体的溶剂进入到超声波破碎区域的方案，第三项的熔喷-超声破碎-超声雾化是实施例一中的完整方案的实现。其中，超声破碎及雾化频率均为20KHz，超声破碎振幅32um，超声雾化振幅13um，具体的是在实施例一中的方案中上下两个堆叠的超声波破碎机构2分别执行超声破的碎频率振幅以及超声波雾化的频率振幅，纳米粉体为纳米聚丙烯。测试过滤效率条件：测试流量3L/min，过滤颗粒粉径为0.3um。
由上述实验数据可知，采用熔喷-超声破碎-超声雾化的方案，明显提高了熔喷布的蓬松性和透气性，过滤效果也达到KN95和接近KN100的标准要求。
综上，本发明综合了超声高频破碎和高频雾化工艺优点，使聚丙烯原料熔喷破碎充分，获得的纤维更细，分布更为均匀，纳米粉粒均匀吸附分布于纤维上，能有效提高熔喷布的孔隙率，制备的熔喷布具有更好的细菌和颗粒过滤效果，同时又具备较好的蓬松性和透气性，能符合国内外各种标准的口罩熔喷布要求。
上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种熔喷布的复合制备方法，其特征在于，其包括熔喷布的制备装置，所述熔喷布的制备装置包括：
熔喷机构（1），其用于原料的熔喷；
超声波破碎机构（2），其位于熔喷机构（1）的一侧，其接收熔喷的所述原料并进行超声波破碎，获得破碎纤维；
溶剂传输机构（3），其位于所述熔喷机构（1）与所述超声波破碎机构（2）之间，其用于输送所述溶剂至超声波破碎机构（2）；所述溶剂在所述超声波破碎机构（2）的作用下进行雾化，并与所述破碎纤维混合，获得混合纤维；
其还包括以下步骤：
对原料进行熔喷；
对熔喷后的所述原料进行超声波破碎，获得破碎纤维；
将雾化后的溶剂与所述破碎纤维混合，获得混合纤维；其中，所述溶剂具有纳米粉体，所述纳米粉体均匀附着于所述破碎纤维；
将所述混合纤维制成熔喷无纺布。
2.根据权利要求1所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，所述破碎纤维的粒径0.1-5um。
3.根据权利要求1所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，所述纳米粉体为纳米聚丙烯、纳米石墨烯、纳米银粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，所述溶剂为烷烃、脱芳烃中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，所述超声波的频率范围是15—100KHz。
6.根据权利要求1所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，通过热风牵引熔喷后的所述原料进行超声波破碎。
7.根据权利要求1所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，包括收集机构（4）；所述收集机构（4）位于所述超声波破碎机构（2）的一侧；所述收集机构（4）用于所述混合纤维的收集。
8.根据权利要求7所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，其还包括熔喷布制备机构；所述熔喷布制备机构接收所述收集机构（4）收集的所述混合纤维，并制成熔喷无纺布。
9.根据权利要求7或8所述的熔喷布的复合制备方法，其特征在于，还包括热风牵引机构（5）；所述热风牵引机构（5）与所述熔喷机构（1）相邻，并面向所述超声波破碎机构（2）；所述热风牵引机构（5）产生热风，并通过热风牵引熔喷后的所述原料至超声波破碎机构（2）的超声波破碎区域。
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