CN113512775A - 一种微米级纤维非织造布的制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微米级纤维非织造布的制备装置，涉及非织造设备技术领域。该制备装置包括纺丝组件、牵伸组件和接收组件；纺丝组件包括第一基体，第一基体中心处沿重力方向设有熔体输送通道，熔体输送通道的下方连通有喷丝孔；喷丝孔喷丝方向一侧设有牵伸组件，牵伸组件包括第二基体，第二基体中心处沿水平方向设有气流输送通道，气流输送通道的出气口连通有横吹风喷嘴，横吹风喷嘴出风方向与喷丝孔喷丝方向的夹角θ范围为‑90°≤θ≤90°；接收组件设于喷丝孔喷丝方向另一侧。本发明通过单侧牵伸组件的横吹风设计，允许制备装置中喷丝孔的孔径范围增大，横吹风喷嘴需求的气流量较小，从而节约气流量消耗，提高微米级纤维非织造布的制备效率。

Description

一种微米级纤维非织造布的制备装置

技术领域

本发明涉及非织造设备技术领域，特别涉及一种微米级纤维非织造布的制备装置。

背景技术

现有微米级纤维非织造布的制备方法包括纺黏法与熔喷法。二者的制备流程通常是通过高速气流将熔体纤维牵伸为超细纤维，共同点是气流的牵伸方向与纺丝方向一致。

其中，纺黏法制备微米级非织造布的工艺流程如下：将聚合物颗粒或切片从螺杆挤出机的料斗中加入，然后经过高温螺杆的挤压与加热作用后，聚合物颗粒或切片融化为聚合物熔体，聚合物熔体经过计量泵的定量输出作用从纺丝喷头的喷丝孔挤出，挤出的聚合物熔体在冷却点附近受到牵伸风作用，被牵伸为直径10-40微米的纺黏超细纤维，该纺黏超细纤维由接收帘子接收冷却后形成纺黏非织造布。熔喷法的制备流程与纺黏法类似，区别在于，熔喷法制备微米级非织造布的工艺流程中，聚合物熔体从喷丝孔挤出后立即受到高温高速气流的吹喷，被牵伸为直径1-5微米的熔喷超细纤维，该熔喷超细纤维由接收帘子接收冷却后形成熔喷非织造布。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

现有微米级纤维非织造布的制备装置在制备过程中，纺黏法使用的为常温空气，但其所需的气流量较大；而熔喷法尽管气槽面积较小，但是需要高温热空气，能耗较高，且二者制备装置均需求喷丝孔的孔径较小，通常需要小于0.5mm，由于喷丝孔孔径越细，纺丝喷头要求的加工工艺和加工成本也越高；此外，由于制备装置需求的喷丝孔孔径较小，使得喷丝孔流出来的熔体体积流量很低，往往不超过1cc/min，也限制了微米级纤维非织造布的生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种微米级纤维非织造布的制备装置。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种微米级纤维非织造布的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括纺丝组件、牵伸组件以及接收组件；

所述纺丝组件包括第一基体，所述第一基体的中心处沿重力方向设有熔体输送通道，所述熔体输送通道的下方连通有喷丝孔；

所述喷丝孔喷丝方向一侧设有所述牵伸组件，所述牵伸组件包括第二基体，所述第二基体的中心处沿水平方向设有气流输送通道，所述气流输送通道的进气口与高速气流发生装置相连通，所述气流输送通道的出气口连通有横吹风喷嘴，所述横吹风喷嘴出风方向与所述喷丝孔喷丝方向的夹角θ范围-90°≤θ≤90°；

所述接收组件对应所述牵伸组件设于所述喷丝孔喷丝方向另一侧，所述接收组件包括接收辊以及设于所述接收辊表面的接收网帘。

在一个优选的实施例中，所述横吹风喷嘴出风方向与所述喷丝孔喷丝方向的夹角θ为±90°。

在一个优选的实施例中，所述喷丝孔的孔径范围为0.5-5mm。

在一个优选的实施例中，所述横吹风喷嘴的气槽厚度范围为0.1-5mm。

在一个优选的实施例中，所述横吹风喷嘴与所述喷丝孔在重力方向上的相对距离范围为0-2m。

在一个优选的实施例中，所述纺丝组件、所述牵伸组件以及所述接收组件分别通过固定组件固定于基座。

在一个优选的实施例中，所述牵伸组件中所述横吹风喷嘴的出风方向可调。

与现有技术相比，本发明提供的一种微米级纤维非织造布的制备装置具有以下优点：

本发明提供的一种微米级纤维非织造布的制备装置，包括纺丝组件、牵伸组件以及接收组件；所述纺丝组件包括第一基体，所述第一基体的中心处沿重力方向设有熔体输送通道，所述熔体输送通道的下方连通有喷丝孔；所述喷丝孔喷丝方向一侧设有所述牵伸组件，所述牵伸组件包括第二基体，所述第二基体的中心处沿水平方向设有气流输送通道，所述气流输送通道的进气口与高速气流发生装置相连通，所述气流输送通道的出气口连通有横吹风喷嘴，所述横吹风喷嘴出风方向与所述喷丝孔喷丝方向的夹角θ范围为-90°≤θ≤90°；所述接收组件对应所述牵伸组件设于所述喷丝孔喷丝方向另一侧，所述接收组件包括接收辊以及设于所述接收辊表面的接收网帘。本发明通过单侧牵伸组件的横吹风设计，允许制备装置中喷丝孔的孔径范围增大，横吹风喷嘴需求的气流量较小，从而节约气流量消耗，提高微米级纤维非织造布的制备效率。

进一步的，单侧牵伸组件的横吹风设计，也使得牵伸气流的牵伸方向便于调控，满足不同微米级纤维非织造布的制备需求。

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是一种现有微米级纤维非织造布的制备装置的结构示意图。

图2是根据本发明一示例性实施例示出的微米级纤维非织造布的制备装置的装置示意图。

图3是根据本发明一示例性实施例示出的微米级纤维非织造布的制备装置的生产原理示意图。

图4是根据本发明一示例性实施例示出的一种微米级纤维非织造布的SEM图。

图5是根据本发明一示例性实施例示出的另一种微米级纤维非织造布的SEM图。

图6是根据本发明一示例性实施例示出的再一种微米级纤维非织造布的SEM图。

图7是喷丝孔流量为10.5cc/min时聚合物熔体从喷丝孔挤出后的射流示意图。

图8是根据本发明一示例性实施例示出的一种微米级纤维非织造布的制备装置的实物示意图。

图9是根据本发明一示例性实施例示出的一种微米级纤维的实物示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例（但不限于所举实施例)与附图详细描述本发明，本实施例的具体方法仅供说明本发明，本发明的范围不受实施例的限制，本发明在应用中可以作各种形态与结构的修改与变动，这些基于本发明基础上的等价形式同样处于本发明申请权利要求保护范围。

为了更好地说明本发明实施例提供的微米级纤维非织造布的制备装置，首先示出现有微米级纤维非织造布的制备装置的结构示意图进行对比说明。如图1所示现有微米级纤维非织造布的制备装置的结构示意图中，制备装置包括熔体输送通道A、牵伸气流通道B、喷丝孔C以及一对喷气孔D、基体E、气流发生装置F；该制备装置在进行实际的生产作业时，高速气流分别通过两侧的牵伸气流通道B从两个喷气孔D呈一定夹角喷出后，在喷丝孔C下方汇合共同形成沿重力方向向下的牵伸气流，从而对喷丝孔C喷出的聚合物熔体进行牵伸。

需要说明的是，图1示出的制备装置采用的方法为熔喷法，制备装置所需气流为热气流，能耗较大，另一种纺黏法制备微米纤维非织造布生产过程中，尽管用的是常温气流牵伸，但是气流牵伸口面积较大，因此需要的气流量很大。除此之外，熔喷法和纺黏法采用的制备装置均需求喷丝孔的孔径较小，通常需要小于0.5mm，在现有微米级纤维纺丝设备的制备领域中，所需喷丝孔的孔径越小，其所要求的零件加工工艺越高，加工成本也越大，且，喷丝孔的孔径越小，其要求后续的设备维护成本也越高；此外，由于制备装置需求的喷丝孔孔径较小，导致单个喷丝孔流出来的熔体体积流量很低，往往不超过1cc/min，使得产量较低。

为了避免上述情况的发生，发明人通过对现有微米级纤维非织造布的制备装置的实际工作过程进行观察和思考，经过大量创造性的实验研究，克服一系列技术问题，最终提出本发明实施例示出的一种微米级纤维非织造布的制备装置。

其中，图2是根据本发明一示例性实施例示出的微米级纤维非织造布的制备装置的装置示意图。如图2所示，该制备装置包括纺丝组件、牵伸组件以及接收组件；所述纺丝组件包括第一基体（1），所述第一基体（1）的中心处沿重力方向设有熔体输送通道（2），所述熔体输送通道（2）的下方连通有喷丝孔（3）；所述喷丝孔（3）喷丝方向一侧设有所述牵伸组件，所述牵伸组件包括第二基体（4），所述第二基体（4）的中心处沿水平方向设有气流输送通道（5），所述气流输送通道（5）的进气口与高速气流发生装置（6）相连通，所述气流输送通道（5）的出气口连通有横吹风喷嘴（7），所述横吹风喷嘴（7）出风方向与所述喷丝孔（3）喷丝方向的夹角θ范围为-90°≤θ≤90°；所述接收组件对应所述牵伸组件设于所述喷丝孔（3）喷丝方向另一侧，所述接收组件包括接收辊（8）以及设于所述接收辊（8）表面的接收网帘（9）。

在本发明实施例中，牵伸组件的横吹风喷嘴（7）具有风刀结构，其单侧吹风的设计，使得喷丝孔（3）竖直向下喷出的聚合物熔体在经过横吹风喷嘴（7）后，受到单侧横向的剪切力作用，从而在短时间内被迅速牵伸。

其中，图3为使用本发明提供的微米级纤维非织造布的制备装置进行实际的生产作业时的生产原理示意图，在图3中，聚合物熔体（或聚合物液体）a通过纺丝组件的熔体输送通道（2）从喷丝孔（3）挤出，挤出的聚合物熔体（或聚合物液体）a依靠自身重力竖直下落，并在牵伸组件所在位置处，受到横吹风喷嘴（7）喷出的单侧侧向风吹喷牵伸并凝固，最后落于另一侧的接收组件表面。

在一个优选的实施例中，所述横吹风喷嘴（7）出风方向与所述喷丝孔（3）喷丝方向的夹角θ为±90°。

优选的，所述横吹风喷嘴（7）出风方向与所述喷丝孔（3）喷丝方向的夹角范围为90°时，制备装置对聚合物熔体的牵伸效率最高。

在一个优选的实施例中，所述喷丝孔（3）的孔径范围为0.5-5mm。

现有制备装置采用的喷丝孔（3）孔径范围往往小于0.5mm，本发明实施例采用的喷丝孔（3）孔径要求显然更小，对喷丝孔（3）的加工工艺需求也更低，加工成本及维护成本也更低。此外，本发明对喷丝孔（3）孔径的提升，也意味着本发明的喷丝孔（3）单孔喷丝产量较大，最大可达到传统纺黏法或传统熔喷法平均单孔流量的10倍以上。

在一个优选的实施例中，所述横吹风喷嘴（7）的气槽厚度范围为0.1-5mm。

需要说明的是，传统纺黏设备中的牵伸风量很大，本发明只需要一个狭小的气流出口即可实现牵伸。本发明实施例采用的横吹风喷嘴（7）的气槽厚度较窄，制备过程所需的气流量也较低。

在一个优选的实施例中，所述横吹风喷嘴（7）与所述喷丝孔（3）在重力方向上的相对距离范围为0-2m。

需要说明的是，当选用的原料为聚合物熔体时，所述横吹风喷嘴（7）与所述喷丝孔（3）在重力方向上的相对距离范围大于0且小于聚合物熔体的凝固点位置；当选用的原料为聚合物熔液时，所述横吹风喷嘴（7）与所述喷丝孔（3）在重力方向上的相对距离范围大于0且小于2m。

在一个优选的实施例中，所述纺丝组件、所述牵伸组件以及所述接收组件分别通过固定组件固定于基座。

在一个优选的实施例中，所述牵伸组件中所述横吹风喷嘴（7）的出风方向可调。

进一步的，示出采用本发明提供的微米级纤维非织造布的制备装置在不同工况条件下制备所得微米级纤维非织造布的SEM图如图4、5、6所示，其中，图4所示微米级纤维非织造布采用的工况条件为：喷丝孔孔径为0.5mm，喷丝孔流量为2.4cc/min，横吹风速度为60m/s,横吹风喷嘴与喷丝孔在重力方向上的相对距离为5cm，接收装置的接收距离为20cm；横吹风喷嘴出风方向与喷丝孔喷丝方向的夹角为90°；图5所示微米级纤维非织造布采用的工况条件为：喷丝孔孔径为0.5mm，喷丝孔流量为2.4cc/min，横吹风速度为60m/s,横吹风喷嘴与喷丝孔在重力方向上的相对距离为15cm，接收距离为20cm；横吹风喷嘴出风方向与喷丝孔喷丝方向的夹角为90°；图6所示微米级纤维非织造布采用的工况条件为：喷丝孔孔径为2.2mm，喷丝孔流量为10.5cc/min，横吹风速度为60m/s,横吹风喷嘴与喷丝孔在重力方向上的相对距离为40cm，接收距离为40cm；横吹风喷嘴出风方向与喷丝孔喷丝方向的夹角为90°。

为了更好地说明本发明实施例提供的制备装置的有益效果，还示出图7所示喷丝孔流量为10.5cc/min时聚合物熔体从喷丝孔挤出后的射流示意图，通过对比图6和图7可知，虽然聚合物熔体从喷丝孔挤出后的直径较大，但其经过牵伸组件的单侧侧向风吹喷牵伸后，形成的微米级纤维的均匀度依然较高，因此具备较强的实用性。

进一步的，本发明还示出上述微米级纤维非织造布的制备装置的实物示意图，如图8所示。

进一步的，本发明还示出上述微米级纤维非织造布的制备装置制备所得微米级纤维的实物示意图，如图9所示，由图中可观察得知，本发明提供的微米级纤维非织造布的制备装置中牵伸组件的横吹风喷嘴对聚合物熔体的牵伸效果较好。

综上所述，本发明提供的一种微米级纤维非织造布的制备装置，包括纺丝组件、牵伸组件以及接收组件；所述纺丝组件包括第一基体，所述第一基体的中心处沿重力方向设有熔体输送通道，所述熔体输送通道的下方连通有喷丝孔；所述喷丝孔喷丝方向一侧设有所述牵伸组件，所述牵伸组件包括第二基体，所述第二基体的中心处沿水平方向设有气流输送通道，所述气流输送通道的进气口与高速气流发生装置相连通，所述气流输送通道的出气口连通有横吹风喷嘴，所述横吹风喷嘴出风方向与所述喷丝孔喷丝方向的夹角θ范围为-90°≤θ≤90°；所述接收组件对应所述牵伸组件设于所述喷丝孔喷丝方向另一侧，所述接收组件包括接收辊以及设于所述接收辊表面的接收网帘。本发明通过单侧牵伸组件的横吹风设计，允许制备装置中喷丝孔的孔径范围增大，通过控制横吹风喷嘴的出口宽度，可实现需求较小的气流量，从而节约气流量消耗，提高微米级纤维非织造布的制备效率。

进一步的，单侧牵伸组件的横吹风设计，也使得牵伸气流的牵伸方向便于调控，满足不同微米级纤维非织造布的制备需求。

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 (7)

1.一种微米级纤维非织造布的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括纺丝组件、牵伸组件以及接收组件；

所述纺丝组件包括第一基体，所述第一基体的中心处沿重力方向设有熔体输送通道，所述熔体输送通道的下方连通有喷丝孔；

所述喷丝孔喷丝方向一侧设有所述牵伸组件，所述牵伸组件包括第二基体，所述第二基体的中心处沿水平方向设有气流输送通道，所述气流输送通道的进气口与高速气流发生装置相连通，所述气流输送通道的出气口连通有横吹风喷嘴，所述横吹风喷嘴出风方向与所述喷丝孔喷丝方向的夹角θ范围为-90°≤θ≤90°；

所述接收组件对应所述牵伸组件设于所述喷丝孔喷丝方向另一侧，所述接收组件包括接收辊以及设于所述接收辊表面的接收网帘。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述横吹风喷嘴出风方向与所述喷丝孔喷丝方向的夹角θ为±90°。

3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述喷丝孔的孔径范围为0.5-5mm。

4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述横吹风喷嘴的气槽厚度范围为0.1-5mm。

5.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述横吹风喷嘴与所述喷丝孔在重力方向上的相对距离范围为0-2m。

6.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述纺丝组件、所述牵伸组件以及所述接收组件分别通过固定组件固定于基座。

7.根据权利要求1的纺丝喷头结构，其特征在于，所述牵伸组件中所述横吹风喷嘴的出风方向可调。

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