CN113584724B

CN113584724B - 一种非织造材料的固网方法及电刺固网装置

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Publication number: CN113584724B
Application number: CN202110858157.8A
Authority: CN
Inventors: 易宁波; 肖宇凡; 王晟; 温南华; 彭美婷
Original assignee: Wuyi University
Current assignee: Wuyi University
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2041-07-28
Also published as: CN113584724A

Abstract

本发明公开了一种非织造材料的固网方法及电刺固网装置，该方法包括以下步骤：将非织造材料在高压放电尖端下熔融。本发明的固网方法，有效的提高了生产效率，降低了生产成本；提升了非织造材料的力学性能；有效提升了非织造材料的断裂强度(提升率为10％～30％)和撕破强度(提升率为10％～30％)。本发明的固网设备结构简易，成本低，加工流程短，无需对材料和工艺进行后处理，使生产工艺成本降低了5％～20％。

Description

一种非织造材料的固网方法及电刺固网装置

技术领域

本发明涉及非织造布制造技术领域，具体涉及一种非织造材料的固网方法及电刺固网装置。

背景技术

非织造材料是指定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或棉絮；非织造布技术是纺织、造纸、塑料、高分子材料、化工等工业边缘科学相互交叉的一门新学科、新技术。近年来，非织造布产业以自己旺盛的生命力如异军突起，蓬蓬勃勃地发展起来，成为继机织、针织之后的第三领域，并被誉为朝阳工业。

非织造材料的制备工艺主要包括成网、纤网加固(固网)、后整理和成形；其中，纤网加固是指在纤网形成后，通过相关的工艺方法对纤网所持松散纤维的加固，它赋予纤网一定的物理机械性能和外观。

在非织造材料的固网工艺中，干法非织造布占较大比例，它是非织造布相当重要的一种工艺。相关技术中常用的固网工艺有机械固结，化学粘合，热粘合。

(1)机械固结又分为针刺法，水刺法和缝编法。

机械固网技术属于物理固网技术，物理固网的产品均一性和稳定性较差，产品结构单一，力学强度提高相对于化学粘合来说提高较少。

(2)化学粘合分为浸渍法，喷洒法，泡沫法和印花法。

(3)热粘合又分为热熔法和热轧法。

相关技术中各固网方法存在以下不足：

1)机械固网

①针刺法：对于针刺法固网工艺，针刺频率很高，刺针与无纺布纤维间摩擦因素会比较明显，在多次针刺后会影响刺针的表面光洁性。针刺工艺中对刺针的要求比较苛刻，面对不同客户规格和用途的非织造布，需要更换不同的针板对产品进行加工生产，提高了企业生产配件成本。

②缝编法：对于缝编法，对喂入的纤网的纤维排列有着一定的要求，而且缝编机械工艺和设备结构相对复杂，且坏针率较高，维护费用成本较高。

③水刺法：对于水刺法，对水能量是有一定要求，针对不同商业产品的技术规格，工艺中所需的喷水口的孔径、排列需要做出相应的调整，这大大增加了产品生产过程中模具成本。除此以外，在水刺过程中对水资源进行回收利用，并进行水处理，进一步提高了生产企业的生产负担。同时，对于水刺工艺后的非织造产品需要进行烘干，提高企业生产工艺成本，降低产品生产效率。

2)化学粘合

化学粘合固网技术中核心成分是粘合剂，不同的纤维以及产品规格需求对粘合剂种类、用量以及工艺进行选择，提高了生产企业的生产成本。目前来看，往往性能优异的粘合剂价格普遍偏高，这会大大提高企业物料成本。化学粘合的生产工艺复杂，影响因素众多且复杂，产品开发周期较长，影响企业运营成本。

3)热粘合

热粘合的固网方法需要考虑材料的熔点，而且热粘合产品往往从纺丝阶段开始设计和生产，对纤维的成分和结构进行必要设计和研究。在热粘合或者热熔的时候，在出网时都要进行一定的冷却处理，这增加生产时间和减缓了生产速率。

综上所述，不管是基于物理机理的机械固网，还是基于化学机理固网的化学粘合和热粘合，固网机理都比较单一，各自的优点和缺点比较凸显，在解决这些缺点的同时，需要耗费生产企业大量的生产成本，对于大规模、高效率、高性能的生产有很大的影响。

因此，需要开发一种非织造材料的固网方法，该方法生产成本低且固网效果好。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种非织造材料的固网方法，该方法生产成本低且固网效果好。

本发明还提供了一种电刺固网装置。

本发明第一方面提供了一种非织造材料的固网方法，包括以下步骤：

将非织造材料在高压放电尖端下熔融。

高压电在放电尖端除形成尖端放电效果，然后电压击穿非织造材料，在击穿点释放热量，对周围纤维起着熔融粘结作用。

同时，由于放电也会产生一定的压力，对该点的纤维向一个方向进行拉扯，从而使得纤维网结构更加紧凑，起到固网作用。

根据本发明的一些实施方式，所述非织造材料为无纺布和土工布中的一种。

本发明的固网方法，可以针对一切摩擦、抱合或粘合或者这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或棉絮等非织造材料。应用于上述非织造材料，能够使非织造材料的拉升断裂强度的提升10％～30％。

根据本发明的一些实施方式，所述非织造材料的厚度为0.5mm～10mm。

厚度选择在0.5mm～10mm之间，是根据材料厚度选择工作电压；当材料厚度较高，电压过低固化效果不佳；当材料厚度较低，电压过高，会融化材料，固化点增大，降低材料性能；选择与材料厚度在适宜的电压，固网效果最佳。

根据本发明的一些实施方式，所述高压电源的电压范围5kV～30kV。

电压过高会导致打出的固化点太大，还导致出现反效果(即固网效果较差)。电压过小，无纺布的固网效果表现不出来。不同的材料厚度所对应的最佳电压有所差别，在一定的厚度下选择适宜的电压所达到的效果更好。

根据本发明的一些实施方式，所述放电尖端与所述非织造材料表面的距离为2mm～50mm。

根据本发明的一些实施方式，所述非织造材料的运动速度为0.01m/s～1m/s。

根据本发明的一些实施方式，所述高压电源为脉冲放电。

根据本发明的一些实施方式，所述高压电源，脉冲放电的时间为1s～30s。

根据本发明的一些实施方式，所述放电尖端按照一定规律的左右相间排列或纵横交叉排列而实现。

根据本发明的一些实施方式，所述放电尖端包括转辊式、线式、螺旋式和锯齿式中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述放电尖端由金属材料组成。

本发明第二方面提供了一种电池固网装置，包括高压电源；

电极，所述电极与所述高压电源相连，所述电极包括相对的正极板和负极板，所述正极板和负极板的至少一个表面上设有若干个放电尖端；

传送装置，所述传送装置设置于所述正极板和负极板之间，带动非织造材料运动经过所述放电尖端。

电刺固网装置通过外加电源提供高压电，然后在放电尖端除形成尖端放电效果，然后电压击穿经过送网机构运送的非织造材料，在击穿点释放热量，对周围纤维起着熔融粘结作用。

本发明至少具备如下有益效果：

本发明的固网方法，有效的提高了生产效率，降低了生产成本；提升了非织造材料的力学性能；有效提升了非织造材料的断裂强度(提升率为10％～30％)和撕破强度(提升率为10％～30％)。本发明的固网设备结构简易，成本低，加工流程短，无需对材料和工艺进行后处理，使生产工艺成本降低了5％～20％。

附图说明

图1为本发明实施例1中电刺固网装置示意图；

图2为本发明实施例2中电刺固网装置示意图；

图3为本发明实施例1中无纺布高压打点后截面示意图；

图4为本发明实施例1中无纺布高压打点后成品示意图。

标记说明：

100、高压电源；101、导线；102、负极板；103正极板；104、放电尖端；105、非织造材料；106、传送装置。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面详细描述本发明的具体实施例。

本发明的实施方式的电刺固网装置，通过高压电对无纺布进行加固，高压电在击穿无纺布的同时，释放热量，对该击穿点周围的纤维有熔融粘结作用，同时高压电在击穿过程中可以产生一定压力，将纤维进行一定程度的挤压，增加纤维网的紧凑程度。

本发明实施方式中的电池固网装置，包括高压电源；

电极，电极与高压电源相连，电极包括相对的正极板和负极板，正极板和负极板的至少一个表面上设有若干个放电尖端；

传送装置，传送装置设置于正极板和负极板之间，带动非织造材料运动经过放电尖端。

本发明实施方式中的非织造材料的固网方法，包括以下步骤：

S1、调节正极板表面的放电尖端与无纺布(厚度为0.5mm～10mm)的距离为2mm～50mm；

S2、调节高压电源的放电电压为5kV～30kV；

S3、根据产品需求及材料特性，控制放电尖端的放电时间为1s～30s；

S4、根据强度、图案、固网点密度等需求，通过传送装置控制无纺布的送网速度0.01m/s～1m/s；

S5、打开高压电源的开关和传送装置，进行预高压打固化点；

S6、根据高压打固化点的速率(1dot/s～20dot/s)和固化点大小(固化点的点径为0.1mm～1mm)的要求，调整放电尖端104与无纺布105(厚度为0.5mm～10mm)的距离和高压电源100的放电电压大小。

本发明实施方式中通过降低固化点尺寸，提升了固化点密度，有利于提升材料的力学性能。

本发明实施方式中利用高压产生物理压强以及瞬时高温对材料融化而形成固化点，当电压过高会将材料击穿而形成孔。

本发明实施方式放电时间的长短影响着固化点点径大小，放电时间越长所得到的点径越大，反之越小。不同的材料，熔点不同，若放电时间太短，不足以达到想要的固网效果，若放电时间太长，固化点的点径过大会影响性能，达不到所要的效果。

本发明通过调节送网速度，不同的送网速度所得到的成品，其强度、图案、固网点密度均会有所差别。在尖端放电速率不变情况下。送网速度越快，固网点密度越小，强度改变得越小；送网速度越慢，固网点密度越大，强度改变得越大。所形成的固网点可以通过送网速度调节方位而得到想要的图案。

预打点是用于工艺参数(电压、针尖距离)的调试，保证尖端放电的形成。

本发明实施方式中将无纺布放置在尖端放电装置中，通过过传送转置(传动过程中，传动速率不变，保持匀速)进行传动，开启尖端放电转置(调节电压大小)使得尖端放电在无纺布上形成固化点，无纺布不断匀速移动，所形成的固化点在无纺布上均匀排列。

本发明实施方式中无纺布性能检测参照GB/T 24218.1-2009。

实施例1

本实施例的电刺固网装置结构示意图见图1，具体结构如下：

高压电源100，负极板102通过导线101与高压电源100相连接；正极板103通过导线101与高压电源100相连接；正极板103表面设有若干放电尖端104。

传送装置106设置于负极板102与正极板103间；

无纺布105放置于传送装置106上。

本实施例为一种非织造材料的固网方法，包括以下步骤：

S1、调节正极板103表面的放电尖端104与无纺布105(厚度为5mm)的距离为5mm；

S2、调节高压电源100的放电电压为10kV；

S3、控制放电尖端104的放电时间为1s(相邻放电脉冲间隔为1s)；

S4、通过传送装置106控制无纺布105的送网速度0.015m/s；

S5、打开高压电源100的开关和传送装置106，进行打固化点和固网。

本实施例的实验结果：

利用本实施例的电刺固网方法在无纺布上打出均匀排布的固化点，固化点大小均一，排列整齐，无纺布的力学强度提高了20％，断裂强度提高了20％。

本实施例中无纺布固网后形成的材料示意图见图3和图4，从图3中得知在击穿过程中，高压使得纤维拉紧，同时，其在放热熔融粘结，使得这种紧凑得到维持。在击穿过程，固化点附近会收到热量和高压，使得紧凑在一起，离固化点越远受到的影响越小，故存在坡度；从图4中得知，本实施例固网后的无纺布固网点排布均一。

实施例2

本实施例的电刺固网装置结构示意图见图2，具体结构如下：

高压电源100，负极板102通过导线101与高压电源100相连接；负极板102表面设有若干放电尖端104；正极板103通过导线101与高压电源100相连接；正极板103表面设有若干放电尖端104。

传送装置106设置于负极板102与正极板103间；

无纺布105放置于传送装置106上。

本实施例为一种非织造材料的固网方法，包括以下步骤：

S2、调节高压电源100的放电电压为10kV；

S4、通过传送装置106控制无纺布105的送网速度0.15m/s；

本实施例的实验结果：

利用本实施例的电刺固网方法在无纺布上打出均匀排布的固化点，点径大小均一，排列整齐，无纺布的力学强度提高了30％，断裂强度提高了30％。

本发明的实施方式中的电池固网装置，结合物理机理和化学机理(物理机理：利用高压产生的压力，将材料进行压合，形成物理粘合点，化学原理：利用高压产生的瞬时高热将材料熔融粘合形成化学粘结点。)，利用二者的优势，提供了一种新型的固网方法。该电池固网装置所用仪器结构简单，设备的损坏率小、更换相对容易；且该方法为通用型的方法，满足了不同的客户需求以及产品规格，降低了企业生产成本；同时还兼容了现有生产线，减少了后续处理工艺，技术相对简单和可行。

相关技术中的固网方法应用范围有限，都有着不同的优缺点，本发明的固网方法有效的提高了生产速率，降低了生产成本，是一种简单、有效、低成本和多用途的电刺固网方法。

本发明的方法不仅可以作为相关技术中固网技术的补充，还可以作为一种独立的固网方法和工艺。利用电刺固网方法，无纺布力学性能得到了有效的提升。

综上所述，本发明的固网方法，有效的提高了生产效率，降低了生产成本；提升了非织造材料的力学性能；有效提升了非织造材料的断裂强度(提升率为10％～30％)和撕破强度(提升率为10％～30％)。本发明的固网设备结构简易，成本低，加工流程短，无需对材料和工艺进行后处理，使生产工艺成本降低了5％～20％。

上面结合具体实施方式对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims

1.一种非织造材料的固网方法，其特征在于：包括以下步骤：

将非织造材料在高压放电尖端下熔融；

所述高压放电为脉冲放电；

所述脉冲放电的时间为1s～30s；

所述高压放电的电压范围5kV～30kV；

所述放电尖端与所述非织造材料表面的距离为2mm～50mm；

所述非织造材料的厚度为0.5mm～10mm；

所述非织造材料的运动速度为0.01m/s～1m/s；

所述非织造材料为无纺布和土工布中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种非织造材料的固网方法，其特征在于：所述放电尖端按照一定规律的左右相间排列或纵横交叉排列而实现。

3.根据权利要求1所述的一种非织造材料的固网方法，其特征在于：所述放电尖端包括转辊式、线式、螺旋式和锯齿式中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种非织造材料的固网方法，其特征在于：所述放电尖端由金属材料组成。

5.一种电刺固网装置，其特征在于：

包括高压电源；

传送装置，所述传送装置设置于所述正极板和负极板之间，带动非织造材料运动经过所述放电尖端；

所述电刺固网装置用于实现权利要求1至4任一项所述的非织造材料的固网方法。