CN112481824B - 一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，旨在提供一种生产效果好，稳定性强以及成型效果好的高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其技术方案要点是通过采用非织造的方式对熔喷布进行加工制造，利用热空气对熔体细流进行牵伸而成的超细纤维网，并通过对聚合物的熔融准备、在对熔融聚合物进行过滤，提高聚合物熔体的纯净度，并且通过计量泵对聚合物熔体进行定量的输出，进行熔融挤出后通过高速热空气流的牵伸作用下被迅速拉细，同时发生冷却固化成为熔喷超细纤维，在成网帘下部真空抽吸装置的作用下凝网成网，同时依靠自身热量粘合成为熔喷布，本发明适用于医疗用具加工技术领域。

Description

一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺
技术领域
本发明涉及一种医疗用具加工技术领域,更具体地说，它涉及一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺。
背景技术
口罩的核心功能层是位于芯层的熔喷非织造材料，为了提高其过滤防护效果并保持较低的吸气阻力，常采用电晕充电的方法使其带上静电。但是，电晕充电只能使熔喷非织造材料带上空间电荷，存在电荷密度横向均匀性差、容易受环境影响等缺点。另外，电晕充电还会破坏聚合物大分子链并生成不饱和基团，提高了电荷在纤维表面的运动能力，从而加速其衰减。因此，当将其作为芯层制成口罩后，在长期储存过程中，其所带电荷会逐渐消失，从而引起口罩过滤效率的下降。
熔喷非织造材料中的纤维平均直径1～4µm，具有孔径小、孔隙率大等优点，可以基于拦截、惯性碰撞、扩散和重力沉积效应实现较好的机械过滤功能，是一种广泛应用的空气过滤材料，也是口罩的核心功能层。但空气中大多数的粉尘皆属于亚微米级粒子（0.1～1μm），通过机械过滤的滤除率低，并存在0.3µm左右的最低过滤粒径。因此，像KN95这样的高效防护口罩，其芯层熔喷非织造材料都是带有静电的，可以进一步基于静电吸附机理，滤除空气中的细颗粒物。另外，空气中的细菌和病毒通常都带负电，当它们通过带电过滤材料孔隙时，由过滤材料形成的静电场和微电流会刺激细菌发生蛋白质变异，从而杀死细菌。
目前，市场上的高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，传统的熔喷布生产工艺是采用机织的方式进行生产加工的，后来慢慢采用了非机织的方式，而非机织的方式会因为过滤的精度不高，抽吸是不够均匀以及驻极强度较差，而影响熔喷布整体的试用效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种生产效果好，稳定性强以及成型效果好的高效低阻口罩用熔喷布生产工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，包括如下步骤，（1）准备阶段：采用螺杆挤出机对聚合物切片进行熔融并压送熔体，使用聚酯、聚酰胺等吸水性切片原料时，须对切片进行干燥预结晶，固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，以稳定均匀的温度和压力输送到过滤器和计量泵；
（2）过滤阶段：经过过滤，以滤除聚合物熔体中的杂质和聚合反应后残留的催化剂，过滤器内设有用于加速过滤速度的加速装置；
（3）计量阶段：经计量泵准确计量，将高聚物熔体定量输送至熔喷模头，以精确控制纤维细度和熔喷布克重；
（4）熔体挤出：经过计量的聚合物熔体进入特殊结构设计的熔喷模头，经过分配板后同时进入各个喷丝孔，成为熔体细流；
（5）熔体细流牵伸与冷却：从模头喷丝孔挤出的熔体细流在发生膨化胀大的同时，在两侧高速热空气流的牵伸作用下被迅速拉细，同时发生冷却固化成为熔喷超细纤维；
（6）成网阶段：将步骤（5）得到的超细纤维在牵伸气流的作用下飞向成网帘，在成网帘下部真空抽吸装置的作用下凝网成网，同时依靠自身热量粘合成为熔喷布，所述真空抽吸装置上设有抽吸调控装置；
（7）卷绕分切：将步骤（6）成网后得到的熔喷布经卷绕装置收卷，分切后成为所需宽度的熔喷布卷材；
（8）静电驻极：对步骤（7）中的熔喷布卷材进行长效静电处理，得到成品，静电处理采用的方法为电晕充电驻极方法。
本发明进一步设置为：所述过滤器包括与螺杆挤出机出口端连接的进料腔、与进料腔上下相对设置的过滤腔以及设置于进料腔和过滤腔之间的滤板，步骤（2）中的加速装置包括与进料腔连通的加压装置、与过滤腔连通的真空发生装置以及设置于进料腔内的压力监测装置，用于检测进料腔内气压。
本发明进一步设置为：所述滤板为双层结构组成，双层滤板上均设有规律分布的滤孔，滤板两端设有调节机构可转动调节双层滤网的相对位置，从而改变网孔的大小和方便清洗堵塞网孔。
本发明进一步设置为：所述调节机构包括设置于过滤器一侧并贯穿过滤器外壳且与一滤板抵触的螺栓、设置于过滤器内壁上且与该滤板对应设置的限位槽以及设置于该滤板另一侧和过滤器上限位槽之间的复位弹簧。
本发明进一步设置为：所述抽吸调控装置包括设置于成网机下方的抽吸腔室、与抽吸腔室连接的真空发生腔室、与真空发生腔室连接的真空抽吸装置以及设置于抽吸腔室和真空发生腔室之间且用于连通和关闭的开关结构。
本发明进一步设置为：所述开关结构包括均布有若干第一通气孔的上隔板、与上隔板滑动连接的下隔板以及用于驱动下隔板封闭或打开第一通气孔的驱动气缸。
本发明进一步设置为：所述成网机和抽吸腔室之间设有若干第二通气孔，该第二通气孔均布于成网机和抽吸腔室之间。
本发明进一步设置为：所述步骤（7）中的静电处理还包括恒温除湿装置，该恒温除湿装置包括供熔喷布卷材穿过的箱体、设置于箱体内的保温机构和除湿机构以及设置于箱体上且用于控制温度和湿度的控制器。
本发明进一步设置为：所述除湿机构包括设置于箱体内的放置腔、设置于放置腔内的吸水材料、设置于放置腔内且用于挤压吸水材料的压板以及用于驱动压板下压和复原并往复运动的驱动电机。
本发明进一步设置为：所述放置腔连通有排水管。
通过采用上述技术方案，有益效果，1、通过采用非织造的方式对熔喷布进行加工制造，利用热空气对熔体细流进行牵伸而成的超细纤维网，并通过对聚合物的熔融准备、在对熔融聚合物进行过滤，提高聚合物熔体的纯净度，并且通过计量泵对聚合物熔体进行定量的输出，进行熔融挤出后通过高速热空气流的牵伸作用下被迅速拉细，同时发生冷却固化成为熔喷超细纤维，在成网帘下部真空抽吸装置的作用下凝网成网，同时依靠自身热量粘合成为熔喷布，并且再设置抽吸调控装置进行均匀成网，实用性强，并且进行对熔喷布卷材进行长效静电处理，提高静电吸附且低阻力的效果，实用性强，结构简单；
2、为了提高过滤的速度，通过将过滤器设置为包括与螺杆挤出机出口端连接的进料腔、与进料腔上下相对设置的过滤腔以及设置于进料腔和过滤腔之间的滤板，在过滤器上设置加强器，并且将加速装置设置为包括与进料腔连通的加压装置、与过滤腔连通的真空发生装置以及设置于进料腔内的压力监测装置，用于检测进料腔内气压，通过对进料腔进行加压，再通过真空发生装置对过滤腔进行减压，使得进料腔和过滤腔之间形成气压差，在增加了过滤效率的同时，减小了单向施压影响过滤的质量；
3、通过将滤板设置为双层结构组成，双层滤板上均设有规律分布的滤孔，滤板两端设有调节机构可转动调节双层滤网的相对位置，从而改变网孔的大小和方便清洗堵塞网孔，使得通过改变网孔大小进行调节流速，以及确保对杂质的过滤；
4、通过设置的抽吸调控装置，并且将抽吸调控装置设置为包括设置于成网机下方的抽吸腔室、与抽吸腔室连接的真空发生腔室、与真空发生腔室连接的真空抽吸装置以及通过设置于成网机下方的抽吸腔室、与抽吸腔室连接的真空发生腔室，使得通过对真空发生腔室进行独立的真空发生，再通过设置于抽吸腔室和真空发生腔室之间且用于连通和关闭的开关结构，对两腔室进行连通，从而确保了抽吸的均匀程度以及稳定性，实用性强，结构简单；
5、为了提高在静电处理时的稳定性，通过将静电处理设置为还包括恒温除湿装置，该恒温除湿装置包括供熔喷布卷材穿过的箱体、设置于箱体内的保温机构和除湿机构以及设置于箱体上且用于控制温度和湿度的控制器，通过对温度和湿度的控制，则提高熔喷布静电驻极的电荷捕捉效率，获得高带电量的驻极熔喷布。
附图说明
图1为本发明一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺实施例的流程图。
图2为本发明一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺实施例的加速装置结构图。
图3为本发明一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺实施例的抽吸调控装置结构图。
图4为本发明一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺实施例的排水机构的结构图。
图中附图标记，1、螺杆挤出机；2、过滤器；3、计量泵；4、熔喷模头；5、成网机；8、卷绕装置；20、进料腔；21、过滤腔；22、滤板；201、加压装置；210、真空发生装置；220、螺栓；221、限位槽；222、复位弹簧；50、抽吸腔室；51、真空发生腔室；53、上隔板；530、第一通气孔；54、下隔板；550、驱动气缸；531、第二通气孔；90、箱体；91、放置腔； 92、吸水材料；93、压板；94、驱动电机。
具体实施方式
参照图1至图4对本发明一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺实施例做进一步说明。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，包括如下步骤，（1）准备阶段：采用螺杆挤出机1对聚合物切片进行熔融并压送熔体，使用聚酯、聚酰胺等吸水性切片原料时，须对切片进行干燥预结晶，固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，以稳定均匀的温度和压力输送到过滤器2和计量泵3；
（2）过滤阶段：经过过滤，以滤除聚合物熔体中的杂质和聚合反应后残留的催化剂，过滤器内设有用于加速过滤速度的加速装置；
（3）计量阶段：经计量泵3准确计量，将高聚物熔体定量输送至熔喷模头，以精确控制纤维细度和熔喷布克重；
（4）熔体挤出：经过计量的聚合物熔体进入特殊结构设计的熔喷模头4，经过分配板后同时进入各个喷丝孔，成为熔体细流；
（5）熔体细流牵伸与冷却：从模头喷丝孔挤出的熔体细流在发生膨化胀大的同时，在两侧高速热空气流的牵伸作用下被迅速拉细，同时发生冷却固化成为熔喷超细纤维；
（6）成网阶段：将步骤（5）得到的超细纤维在牵伸气流的作用下飞向成网机5上的成网帘，在成网帘下部真空抽吸装置的作用下凝网成网，同时依靠自身热量粘合成为熔喷布，真空抽吸装置上设有抽吸调控装置；
（7）卷绕分切：将步骤（6）成网后得到的熔喷布经卷绕装置8收卷，分切后成为所需宽度的熔喷布卷材；
（8）静电驻极：对步骤（7）中的熔喷布卷材进行长效静电处理，得到成品，静电处理采用的方法为电晕充电驻极方法，
通过采用非织造的方式对熔喷布进行加工制造，利用热空气对熔体细流进行牵伸而成的超细纤维网，并通过对聚合物的熔融准备、在对熔融聚合物进行过滤，提高聚合物熔体的纯净度，并且通过计量泵对聚合物熔体进行定量的输出，进行熔融挤出后通过高速热空气流的牵伸作用下被迅速拉细，同时发生冷却固化成为熔喷超细纤维，在成网帘下部真空抽吸装置的作用下凝网成网，同时依靠自身热量粘合成为熔喷布，并且再设置抽吸调控装置进行均匀成网，实用性强，并且进行对熔喷布卷材进行长效静电处理，提高静电吸附且低阻力的效果，实用性强，结构简单，通过设置的加速装置，提高过滤的速度，提升了加工的效率，以及通过设置的抽吸调控装置，则进行对成网时均匀受力的效果，实用性强，结构简单；
本发明进一步设置为，过滤器2包括与螺杆挤出机1出口端连接的进料腔20、与进料腔20上下相对设置的过滤腔21以及设置于进料腔20和过滤腔21之间的滤板22，步骤（2）中的加速装置包括与进料腔20连通的加压装置201、与过滤腔21连通的真空发生装置210以及设置于进料腔20内的压力监测装置，用于检测进料腔内气压，采用上述结构设置，通过设置的加压装置201和真空发生装置210，使得进料腔20和过滤腔21之间形成气压差，使得两者之间形成自然的出料效果，提高了对杂质的过滤效果，实用性强，结构简单，在压力监测装置检测到气压瞬间降低，则判定熔体排空，过滤结束。
本发明进一步设置为，滤板22为双层结构组成，双层滤板22上均设有规律分布的滤孔，滤板22两端设有调节机构可转动调节双层滤网的相对位置，从而改变网孔的大小和方便清洗堵塞网孔，通过将滤板22设置为双层结构组成，双层滤板22上均设有规律分布的滤孔，滤板22两端设有调节机构可转动调节双层滤板22的相对位置，从而改变网孔的大小和方便清洗堵塞网孔，使得通过改变网孔大小进行调节流速，以及确保对杂质的过滤。
本发明进一步设置为，调节机构包括设置于过滤器2一侧并贯穿过滤器2外壳且与一滤板22抵触的螺栓220、设置于过滤器2内壁上且与该滤板22对应设置的限位槽221以及设置于该滤板22另一侧和过滤器2上限位槽221之间的复位弹簧222，通过将调节机构设置为包括螺栓220、限位槽221以及复位弹簧222，将螺栓220作为调节的作用点，通过螺栓220进行旋转调节，使得两滤板22之间形成不同尺寸大小的孔径，而将螺栓220反向旋转时，则在复位弹簧222的作用下，形成复位操作，结构简单，实用性强。
本发明进一步设置为，抽吸调控装置包括设置于成网机5下方的抽吸腔室50、与抽吸腔室50连接的真空发生腔室51、与真空发生腔室51连接的真空抽吸装置52以及设置于抽吸腔室50和真空发生腔室51之间且用于连通和关闭的开关结构，通过设置的抽吸调控装置，并且将抽吸调控装置设置为包括设置于成网机5下方的抽吸腔室50、与抽吸腔室50连接的真空发生腔室51、与真空发生腔室51连接的真空抽吸装置52以及通过设置于成网机5下方的抽吸腔室50、与抽吸腔室50连接的真空发生腔室51，使得通过对真空发生腔室51进行独立的真空发生，再通过设置于抽吸腔室50和真空发生腔室51之间且用于连通和关闭的开关结构，对两腔室进行连通，从而确保了抽吸的均匀程度以及稳定性，实用性强，结构简单。
本发明进一步设置为，开关结构包括均布有若干第一通气孔530的上隔板53、与上隔板53滑动连接的下隔板54以及用于驱动下隔板54封闭或打开第一通气孔530的驱动气缸550，成网机5和抽吸腔室50之间设有若干第二通气孔531，该第二通气孔531均布于成网机5和抽吸腔室50之间，通过设置的开关结构，确保在形成真空腔室后，再打开下隔板54，则形成均匀抽吸的效果，实用性强，结构简单。
本发明进一步设置为，步骤（7）中的静电处理还包括恒温除湿装置，该恒温除湿装置包括供熔喷布卷材穿过的箱体、设置于箱体内的保温机构和除湿机构以及设置于箱体上且用于控制温度和湿度的控制器。
在本发明实施例中，通过控制驻极电压、驻极距离、驻极时间等工艺参数对熔喷非织造材料的带电效果进行提高，而为了进一步提高聚丙烯熔喷非织造材料的带电量，电气石、钛酸钡、SiO2、Si2N4等无机物和受阻胺类光稳定剂等有机物都被尝试添加到聚丙烯中，形成驻极的作用。另外，通过添加脂肪酸镁等聚丙烯成核剂的方法，也可以有效提高其驻极带电量。
本发明进一步设置为，除湿机构包括设置于箱体90内的放置腔91、设置于放置腔91内的吸水材料92、设置于放置腔91内且用于挤压吸水材料92的压板93以及用于驱动压板93下压和复原并往复运动的驱动电机94，为了提高在静电处理时的稳定性，通过将静电处理设置为还包括恒温除湿装置，该恒温除湿装置包括供熔喷布卷材穿过的箱体90、设置于箱体90内的保温机构和除湿机构以及设置于箱体90上且用于控制温度和湿度的控制器，通过对温度和湿度的控制，则提高熔喷布静电驻极的电荷捕捉效率，获得高带电量的驻极熔喷布，最后再将放置腔91连通排水管，在压板93对吸水材料进行挤压时，形成良好排水效果，实用性强，结构简单。
采用上述工艺形成的熔喷布的产品性能如下：1、厚度：0.36mm；CV值：3.8%；
2、单位面积质量：28.1g/m2；CV值：1.7%；
3、透气量：399mm/s；
4、纵向断裂强力：11.8N/5cm，CV值：3.8%；
5、纵向断裂伸长率：18.3%，CV值：23.0%；
6、盐性过滤效率：96.57%，过滤阻力：75.13Pa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其特征在于，包括如下步骤，（1）准备阶段：采用螺杆挤出机(1)对聚合物切片进行熔融并压送熔体，使用聚酯或者聚酰胺吸水性切片原料时，须对切片进行干燥预结晶，固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，以稳定均匀的温度和压力输送到过滤器(2)和计量泵(3)；
（2）过滤阶段：经过过滤，以滤除聚合物熔体中的杂质和聚合反应后残留的催化剂，过滤器(2)内设有用于加速过滤速度的加速装置；
（3）计量阶段：经计量泵(3)准确计量，将高聚物熔体定量输送至熔喷模头(4)，以精确控制纤维细度和熔喷布克重；
（4）熔体挤出：经过计量的聚合物熔体进入熔喷模头(4)，经过分配板后同时进入各个喷丝孔，成为熔体细流；
（5）熔体细流牵伸与冷却：从模头喷丝孔挤出的熔体细流在发生膨化胀大的同时，在两侧高速热空气流的牵伸作用下被迅速拉细，同时发生冷却固化成为熔喷超细纤维；
（6）成网阶段：将步骤（5）得到的超细纤维在牵伸气流的作用下飞向成网帘，在成网帘下部抽吸调控装置的作用下凝网成网，同时依靠自身热量粘合成为熔喷布；
（7）卷绕分切：将步骤（6）成网后得到的熔喷布经卷绕装置(8)收卷，分切后成为所需宽度的熔喷布卷材；
（8）静电驻极：对步骤（7）中的熔喷布卷材进行长效静电处理，得到成品，静电处理采用的方法为电晕充电驻极方法，
所述抽吸调控装置包括设置于成网机(5)下方的抽吸腔室(50)、与抽吸腔室(50)连接的真空发生腔室(51)、与真空发生腔室(51)连接的真空抽吸装置(52)以及设置于抽吸腔室(50)和真空发生腔室(51)之间且用于连通和关闭的开关结构；
所述开关结构包括均布有若干第一通气孔(530)的上隔板(53)、与上隔板(53)滑动连接的下隔板(54)以及用于驱动下隔板(54)封闭或打开第一通气孔(530)的驱动气缸(550)；
所述成网机(5)和抽吸腔室(50)之间设有若干第二通气孔(531)，该第二通气孔(531)均布于成网机(5)和抽吸腔室(50)之间。
2.根据权利要求1所述的一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其特征在于，所述过滤器(2)包括与螺杆挤出机(1)出口端连接的进料腔(20)、与进料腔(20)上下相对设置的过滤腔(21)以及设置于进料腔(20)和过滤腔(21)之间的滤板(22)，步骤（2）中的加速装置包括与进料腔(20)连通的加压装置(201)、与过滤腔(21)连通的真空发生装置(210)以及设置于进料腔(20)内的压力监测装置，用于检测进料腔(20)内气压。
3.根据权利要求2所述的一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其特征在于，所述滤板(22)为双层结构组成，双层滤板(22)上均设有规律分布的滤孔，滤板(22)两端设有调节机构可转动调节双层滤网的相对位置，从而改变网孔的大小和方便清洗堵塞网孔。
4.根据权利要求3所述的一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其特征在于，所述调节机构包括设置于过滤器(2)一侧并贯穿过滤器(2)外壳且与一滤板(22)抵触的螺栓(220)、设置于过滤器(2)内壁上且与该滤板(22)对应设置的限位槽(221)以及设置于该滤板(22)另一侧和过滤器(2)上限位槽(221)之间的复位弹簧(222)。
5.根据权利要求1所述的一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其特征在于，所述步骤（7）中的静电处理还包括恒温除湿装置，该恒温除湿装置包括供熔喷布卷材穿过的箱体(90)、设置于箱体(90)内的保温机构和除湿机构以及设置于箱体(90)上且用于控制温度和湿度的控制器。
6.根据权利要求5所述的一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其特征在于，所述除湿机构包括设置于箱体(90)内的放置腔(91)、设置于放置腔(91)内的吸水材料(92)、设置于放置腔(91)内且用于挤压吸水材料(92)的压板(93)以及用于驱动压板(93)下压和复原并往复运动的驱动电机（94）。
7.根据权利要求6所述的一种高效低阻口罩用熔喷布生产工艺，其特征在于，所述放置腔(91)连通有排水管。
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