CN115233377A - 高滤效熔喷无纺布制造方法及其押出设备 - Google Patents

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Abstract

一种高滤效熔喷无纺布制造方法及其押出设备，其中制造方法，包括以下步骤：提供原料；使该原料加热、液化后喷出，形成多数熔喷丝絮；将该些熔喷丝絮冷却、收集、定型，形成熔喷无纺布；对该熔喷无纺布吹热风；以及对该熔喷无纺布进行静电驻极处理，形成高滤效熔喷无纺布。该高滤效熔喷无纺布分别以空气流量32LPM及8LPM测试其滤效及压差，滤效平均由86.0％提升至95.0％(滤效提升10.47％)，压差平均由2.3mmH2O/cm2降低至2.1mmH2O/cm2(压差减少8.70％)。借此该高滤效熔喷无纺布具有高滤效、高透气(即低压差)特性。

Description

高滤效熔喷无纺布制造方法及其押出设备
技术领域
本发明涉及熔喷无纺布制造及其设备的技术领域，尤其涉及高滤效熔喷无纺布制造方法及其押出设备。
背景技术
有“口罩心脏”之称的熔喷无纺布(又称“熔喷不织布”)，是透过高速加热分散熔化塑料，再将聚合物熔体通过超细喷嘴的喷丝板纺出，使其成为高性能聚丙烯熔喷滤材，拥有比其他材料更细的纤维。并透过静电驻极技术，使熔喷无纺布纤维吸附静电，使其吸附穿透过表层的病毒、细菌或粉尘，进而提升口罩及其他过滤产品的过滤效能。
一般的熔喷无纺布押出设备(又称“熔喷不织布押出设备”或“熔喷不织布的生产设备”)，包括入料机构、押出机、成型机、驻极处理机以及卷取机。入料机构，储存并供应足量的塑料原料；押出机，将原料在螺杆内加热、液化后经超细喷嘴喷出成极细纤维；成型机，将极细纤维垂直吹到收集网上，冷却、收集及定型，堆积成超细纤维网状结构；该驻极处理机，将超细纤维网状结构进行静电驻极处理，形成熔喷过滤无纺布(又称“熔喷过滤不织布”)。
只是通过上述设备制得的熔喷过滤无纺布，测试其滤效(过滤效率)及压差(空气交换压力差)时，选取基重25±3gsm的熔喷过滤无纺布，在平均环境温度35.8℃及相对湿度45％，以空气流量32公升/分(LPM)测试，测得其滤效平均86.0％，以空气流量8公升/分(LPM)测试，测得其压差平均2.3mmH2O/cm2。可知其虽具有较低之压差，但滤效相对较低，吸附穿透过表层的病毒及细菌效果差，具有较低的防护效率。
再者，通过押出机，将原料由加热至液化的过程，需等待加热完全后，才能开始后续加工作业，且原料加热使用完毕后，必须以人工方式补充原料，将导致生产速率变慢。此外，若原料潮湿或环境湿度过高也将影响产品的质量及良率(即产品合格率)。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种高滤效熔喷无纺布制造方法及其押出设备(又称“高滤效熔喷不织布押出设备”或“高滤效熔喷不织布生产设备”)，通过风床对熔喷无纺布吹热风，快速去除熔喷无纺布内部的湿气及潮湿，并经由驻极处理机进行静电驻极处理，形成高滤效熔喷无纺布。
本发明的目的之二在于提供一种高滤效熔喷无纺布制造方法及其押出设备，其中高滤效熔喷无纺布经滤效测试其滤效平均由86.0％提升至95.0％(滤效提升10.47％)，滤效高，具高防护效率。
本发明的目的之三在于提供一种高滤效熔喷无纺布制造方法及其押出设备，其中高滤效熔喷无纺布经压差测试其压差平均由2.3mmH2O/cm2降低至2.1mmH2O/cm2(压差减少8.70％)，在高滤效同时具高透气即低压差特性。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高滤效熔喷无纺布押出设备，包括入料系统，储存并供应足量的原料；押出机，包含加热装置及熔喷模头，加热装置使原料在螺杆内加热、液化后经熔喷模头喷出成多数熔喷丝絮；成型机，具有收集器筛网，将该些熔喷丝絮冷却、收集及定型形成熔喷无纺布；风床，对熔喷无纺布吹热风；以及驻极处理机，位于风床后，用以将熔喷无纺布进行静电驻极处理形成高滤效熔喷无纺布(又称“高滤效熔喷不织布”)。
较佳地，该高滤效熔喷无纺布押出设备还包括卷取机，对应驻极处理机设置，将高滤效熔喷无纺布收卷。
较佳地，该入料系统包含自动吸料机及储料干燥机，自动吸料机将原料吸入至储料干燥机内先进行干燥处理。
较佳地，该风床包含床架及架设于床架上的风管，风管对应熔喷无纺布设置，且风管为多孔风管或多喷孔风管。
一种高滤效熔喷无纺布制造方法，包括以下步骤：提供原料；使原料加热、液化后喷出，形成多数熔喷丝絮；将该些熔喷丝絮冷却、收集、定型，形成熔喷无纺布；对熔喷无纺布吹热风；以及对熔喷无纺布进行静电驻极处理，形成高滤效熔喷无纺布。
较佳地，制造方法还包括以下步骤：收卷高滤效熔喷无纺布。
较佳地，制造方法中在提供原料的步骤后，还包括以下步骤：将原料进行干燥处理。
较佳地，制造方法中对熔喷无纺布吹热风的步骤，还包括：由下往上对熔喷无纺布吹热风。
较佳地，制造方法中对熔喷无纺布吹热风的步骤，还包括：以热空气吹熔喷无纺布。
较佳地，制造方法中对熔喷无纺布吹热风的步骤，还包括：以惰性气体吹熔喷无纺布。
鉴于上述技术特征，本发明具有如下有益效果：
(1)采用热风技术对熔喷无纺布吹热风，有效去除其内部湿气、潮湿及异味，提升其滤效时，又具高透气即低压差特性。
(2)对原料进行干燥处理，以缩短制程时间，加快生产速率，同时提升产品之质量及良率(即产品合格率)。
(3)将高滤效熔喷无纺布收卷，并可分条个别成卷以利运送及生产。
(4)生产押出制程速度达10～100m/min，宽度600～3200mm，最大产能可达500KG/H，产量高、成本低。
附图说明
图1为实施例1中高滤效熔喷无纺布押出设备平面示意图。
图2A为实施例1中风床的立体透视示意图。
图2B为图2A使用状态的主视图。
图3为实施例1中高滤效熔喷无纺布制造方法的流程图(一)。
图4为实施例2中高滤效熔喷无纺布制造方法的流程图(二)。
图5为实施例3中高滤效熔喷无纺布制造方法的流程图(三)。
图中：
10、入料系统； 11、原料
13、第一自动吸料机； 13’、第二自动吸料机；
15、储料干燥机；
20、押出机； 21、加热装置；
23、熔喷模头； 30、成型机；
31、收集器筛网； 40、风床；
41、风管； 411、吹气孔；
43、床架； 50、驻极处理机；
60、卷取机； 70、熔喷丝絮；
80、熔喷无纺布； 90、高滤效熔喷无纺布；
步骤(S101～S110)。
具体实施方式
申请人首先在此说明，于通篇说明书中所指之内、外、上、下、左、右或顶、底等有关方向性的形容词，皆是以本发明附图图式中的方向为基准。
以下将借由所列举的实施例配合随附的附图图式，详述本发明的结构与其特征功效，首先，以下阐述的各实施例及附图图式中，相同的参考号码，是表示相同或类似的元素、组件、对象、结构或装置，合先叙明。
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
请参阅图1、图2A及图2B，具体实施例1，本实施例1提供一种高滤效熔喷无纺布押出设备，包含有入料系统10、押出机20、成型机30、风床40及驻极处理机50，说明如下：
入料系统10，储存并供应足量的原料11。入料系统10包含第一自动吸料机13、第二自动吸料机13’及储料干燥机15。第一自动吸料机13将原料11吸入储料干燥机15内先进行干燥处理，再通过第二自动吸料机13’，将已干燥的原料11吸入至押出机20进行加热。入料系统10还可以包括有储料槽，预先储存该些原料11。储料干燥机15包含储料桶、冷凝器及热交换装置等，具有干燥、除湿等功能。其中，原料11包含驻极剂(或驻极母粒)、和使用聚丙烯(PP)树脂/母粒/胶粒(Polymer Chips)或高分子材料为主要原料，聚丙烯(PP)母粒颜色可为白色。原料11还可以包括有色母粒及分散剂，色母粒可为例如黑色母粒，分散剂用以均匀分散色母粒。
押出机20，包含加热装置21及熔喷模头23，加热装置21使原料11在螺杆内加热、液化后经熔喷模头23喷出成多数熔喷丝絮70。熔喷模头23包含超细喷嘴及其喷丝板，孔径范围
Figure BDA0003754824680000061
生产效率高、质量佳。透过押出机20将熔融的分子原料11挤入高速热气流中，再将聚合物原料11熔体通过超细喷嘴的喷丝板纺出，形成极细纤维的熔喷丝絮70并经由风道设计，使其垂直吹到成型机30上。
成型机30，具有收集器筛网31，熔喷丝絮70垂直吹到收集器筛网31上，冷却、收集及定型，堆积成超细纤维网状结构，形成熔喷无纺布80。成型机30的底部设有线性轨道，成型机30可沿轨道做线性移动，以利调整收集器筛网31位置，使熔喷丝絮70喷涂成型。
风床40，包含床架43及架设于其上方的风管41。风管41为多孔风管41或多喷孔风管41，其具有进气口及连通进气口的多数个吹气孔411(如图2A所示)，这些吹气孔411呈数组排列并对应熔喷无纺布80设置。其中，风管41断面可呈圆形、方形、矩形或椭圆形，而吹气孔411可为圆形、方形、矩形或椭圆形。
驻极处理机50，位于风床40之后，用以将加入驻极剂的熔喷无纺布80进行静电驻极处理，形成高滤效熔喷无纺布90。驻极剂是指具有长期储存电荷功能的电介质材料，具有高效率、低流阻、抗菌节能等优点。驻极处理机50包含电极、滚轮、静电发生器、升压变压器、驻极处理架等，其操作简单、输出电压稳定。
只是值得注意的是，风床40设置在成型机30与驻极处理机50之间的位置可在前段、后段或是中段，即邻近成型机30设置或邻近驻极处理机50设置或是设置于该两者之间的中央。也可在该前段、中段及后段位置处同时皆设置有风床40。
本实施例1的一种高滤效熔喷无纺布押出设备中还包括有卷取机60，对应驻极处理机50设置，用以将高滤效熔喷无纺布90收卷，并可分条个别成卷以利运送及生产。
使用本实施例1的一种高滤效熔喷无纺布押出设备时，通过押出机20将熔融的分子原料11高速加热挤入气流中，再将聚合物原料11熔体通过超细喷嘴的喷丝板纺出，形成极细纤维的熔喷丝絮70后使其垂直吹到收集器筛网31上，堆积成超细纤维网状结构，形成熔喷无纺布80。依据生产的纤维直径，可以执行高输出速率，押出制程速度达10m/min～100m/min(米/分钟)，宽度600mm～3200mm(毫米)，最大产能可达500KG/H(千克/小时)。熔喷无纺布80的极细纤维通过热风处理及静电驻极技术，制成的高滤效熔喷无纺布90，纤维中带有电荷，能够吸附穿透过表层的病毒与细菌，滤效高达95.0％。
使用风床40时，如图2B所示，将风床40设置在熔喷无纺布80的下方并使风管41邻近熔喷无纺布80设置，热风通过风管41经由吹气孔411由下往上吹出，对熔喷无纺布80吹热风，以快速去除熔喷无纺布80内部湿气、潮湿及异味等。较佳地，热风温度系控制在
Figure BDA0003754824680000081
之间，且通过热风会往上流动的特性，故采用由下往上吹出的方式，较能使熔喷无纺布80均匀受风。此外，风管41也可设置在熔喷无纺布80的上方，由上往下对熔喷无纺布80吹热风，也可在熔喷无纺布80的上下方同时设置有风管41。其中，可以热空气吹熔喷无纺布80或以氮气、惰性气体等吹熔喷无纺布80，但不限制。因氮气、惰性气体具有不易与其他物质发生反应的特性、性质较为稳定，故使用它们通常可获得较佳的效果。
另外，风床40还可以包括有压力控制器(附图未标示)及流量控制器(附图未标示)，压力控制器用以控制风管41吹出热风的压力，使其维持一定值，若压力过高或过低则会产生警报声响，流量控制器用以控制风管41吹出热风的流量。再者，风床40还可以包括有筛网(附图未标示)，设于风管41上方，用以均匀分散风管41吹出的热风，使熔喷无纺布80受热更均匀。借此，制得的高滤效熔喷无纺布90具有更高的滤效和较低的压差。
再者，通过本实施例1的一种高滤效熔喷无纺布押出设备可制出各种不同颜色的高滤效熔喷无纺布90。当使用颜色为白色的聚丙烯PP母粒原料11可制得白色高滤效熔喷无纺布90。欲制得灰色或黑色的高滤效熔喷无纺布90时，于原料11中再添加黑色母粒约2％～5％，即可制得灰色或黑色之高滤效熔喷无纺布90。若添加其他颜色的色母粒，可制作出其他颜色的高滤效熔喷无纺布90。
请参阅图3，本发明提供一种高滤效熔喷无纺布制造方法，包括以下步骤：
步骤S101：提供原料11。原料11包含驻极剂(或驻极母粒)、和使用聚丙烯(PP)树脂/母粒/胶粒(Polymer Chips)或高分子材料为主要原料。聚丙烯(PP)母粒本色为白色。另可加入色母粒及分散剂等与原料11混合，色母粒例如可使用黑色母粒(2％～5％)，分散剂则用以将色母粒均匀分散于原料11中。
步骤S103：使原料11加热、液化后喷出，形成多数熔喷丝絮70。将熔融的分子原料11挤入高速热气流中，再将聚合物原料11熔体予以纺出，形成极细纤维的熔喷丝絮70后，使其垂直往下吹出。
步骤S105：将该些熔喷丝絮70冷却、收集、定型，堆积成超细纤维网状结构，形成熔喷无纺布80。
步骤S107：对熔喷无纺布80吹热风，快速去除熔喷无纺布80内部湿气、潮湿及异味等。较佳地，由下往上对熔喷无纺布80吹热风，或可由上往下对熔喷无纺布80吹热风，或同时上下对熔喷无纺布80吹热风。其中可以热空气吹熔喷无纺布80或以氮气或惰性气体等对熔喷无纺布80吹热风，但不限制。
步骤S109：对熔喷无纺布80进行静电驻极处理，形成高滤效熔喷无纺布90。将加入驻极剂的熔喷无纺布80进行静电驻极处理，使其带有单一电荷(例如正电荷或负电荷)。驻极剂是指具有长期储存电荷功能的电介质材料，具有高效率、低流阻、抗菌节能等优点。静电驻极处理使熔喷无纺布80带有电荷并形成大量电极，以吸引环境中的带电微粒，同时也可将未带电的部分颗粒极化，进而吸附一些小粒径的污染物，甚至连奈米级(或者说“纳米级”)的病毒也能进行静电吸附或电荷相斥阻隔。
测试其滤效(过滤效率)及压差(空气交换压力差)时，选取基重25±3gsm的高滤效熔喷无纺布90，在平均环境温度35.8℃及相对湿度45％，压差以空气流量8公升/分(LPM)、过滤效率(PFE)以空气流量32公升/分(LPM)对各卷
Figure BDA0003754824680000102
取多条(
Figure BDA0003754824680000103
条，每条17.5cm)测试，测得实验数据，如下表1所示：
表1
Figure BDA0003754824680000101
Figure BDA0003754824680000111
由表1得知，通过风床40对熔喷无纺布80吹热风，有效去除熔喷无纺布80内部的湿气及潮湿，并经驻极处理机50静电驻极处理制出的高滤效熔喷无纺布90，经测试，测得其滤效平均95.0％，压差平均2.1mmH2O/cm2。
在同上述的测试环境及条件下，针对未吹热风且已静电驻极处理的熔喷无纺布80，测得实验数据，如下表2所示：
表2
Figure BDA0003754824680000112
由表2得知，未吹热风且已静电驻极处理的熔喷无纺布80，经测试，测得其滤效平均86.0％，而压差平均2.3mmH2O/cm2。比较表1及表2得知，本实施例1的一种高滤效熔喷无纺布押出设备及其制造方法制出的高滤效熔喷无纺布90，比未吹热风且已静电驻极处理的熔喷无纺布80，滤效平均由86.0％提升至95.0％(滤效提升10.47％)，压差平均由2.3mmH2O/cm2降低至2.1mmH2O/cm2(压差减少8.70％)。因此，本实施例1的一种高滤效熔喷无纺布押出设备及其制造方法制出的高滤效熔喷无纺布90在具备高滤效的同时，又能保持高透气即低压差特性。滤效及压差提升率计算公式，可参考如下：
滤效提升率F％＝{(F1-F0)/F0}×100，其中F1＝吹风后并经静电驻极处理的高滤效熔喷无纺布90的滤效；F0＝未吹风且已静电驻极处理的熔喷无纺布80的滤效。
压差提升率P％＝{(P1-P0)/P0}×100，其中P1＝吹风后并经静电驻极处理的高滤效熔喷无纺布90的压差；P0＝未吹风且已静电驻极处理的熔喷无纺布80的压差。
如图4所示，具体实施例2，本实施例2提供一种高滤效熔喷无纺布制造方法，本实施例2同前述实施例1大致相同，不同点在于：在步骤S109之后，还包括步骤S110：收卷高滤效熔喷无纺布90。将高滤效熔喷无纺布90收卷，并可分条个别成卷以利运送及生产。也具有相同于上述的功能及功效。
如图5所示，具体实施例3，本实施例3提供一种高滤效熔喷无纺布制造方法，本实施例3同前述实施例大致相同，不同点在于：在步骤S101之后，还包括步骤S102：将原料11进行干燥处理。将原料11予以干燥，减少原料11存在的湿气，以利提高热熔化效率。借此，以缩短制程时间，加快生产速度，同时提升产品的质量与良率。也具有相同于上述的功能及功效。
只是值得注意的是，本发明制出的高滤效熔喷无纺布90非常适合用于需要过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性的复合产品中，例如：口罩材料、空气、液体的过滤材料、保暖材料、隔离材料、隔音材料、环保吸油材料及擦拭布等领域，但并不以此为限。
综合前述，本发明相较于现有技术具有以下的功效：高滤效熔喷无纺布90经滤效及压差测试，其滤效平均由86.0％提升至95.0％(滤效提升10.47％)，压差平均由2.3mmH2O/cm2降低至2.1mmH2O/cm2(压差减少8.70％)，具有高过滤效率同时，又能保持高透气即低压差特性。再者，能缩短制程时间，加快生产速率，提升产品质量及良率，产量高、成本低。都确实达成本发明的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高滤效熔喷无纺布押出设备，其特征在于：该高滤效熔喷无纺布押出设备包括：
一个入料系统，储存并供应足量的原料；
一个押出机，包含一个加热装置及一个熔喷模头，该加热装置使该原料在螺杆内加热、液化后经该熔喷模头喷出成多数熔喷丝絮；
一个成型机，具有一个收集器筛网，将该些熔喷丝絮冷却、收集及定型形成熔喷无纺布；
一个风床，对该熔喷无纺布吹热风；以及
一个驻极处理机，位于该风床后，用以将该熔喷无纺布进行静电驻极处理形成高滤效熔喷无纺布。
2.根据权利要求1所述一种高滤效熔喷无纺布押出设备，其特征在于：该高滤效熔喷无纺布押出设备还包括一个卷取机，对应该驻极处理机设置，将该高滤效熔喷无纺布收卷。
3.根据权利要求1或2所述一种高滤效熔喷无纺布押出设备，其特征在于：该入料系统包含至少一个自动吸料机及一个储料干燥机，该自动吸料机将该原料吸入至该储料干燥机内进行干燥处理。
4.根据权利要求3所述一种高滤效熔喷无纺布押出设备，其特征在于：该风床包含一个床架及架设于该床架上的一个风管，该风管对应该熔喷无纺布设置，且该风管为一个多孔风管或一个多喷孔风管。
5.一种高滤效熔喷无纺布制造方法，包括以下步骤：
提供原料；
使该原料加热、液化后喷出，形成多数熔喷丝絮；
将该些熔喷丝絮冷却、收集、定型，形成熔喷无纺布；
对该熔喷无纺布吹热风；以及
对该熔喷无纺布进行静电驻极处理，形成高滤效熔喷无纺布。
6.根据权利要求5所述一种高滤效熔喷无纺布制造方法，其特征在于：该制造方法包括收卷该高滤效熔喷无纺布。
7.根据权利要求5或6所述一种高滤效熔喷无纺布制造方法，其特征在于：在该提供原料的步骤后，还包括将该原料进行干燥处理。
8.根据权利要求7所述一种高滤效熔喷无纺布制造方法，其特征在于：在对该熔喷无纺布吹热风的步骤中，还包括由下往上对该熔喷无纺布吹热风。
9.根据权利要求8所述一种高滤效熔喷无纺布制造方法，其特征在于：在对该熔喷无纺布吹热风的步骤中，还包括以热空气吹该熔喷无纺布。
10.根据权利要求8所述一种高滤效熔喷无纺布制造方法，其特征在于：在对该熔喷无纺布吹热风的步骤中，还包括以惰性气体吹该熔喷无纺布。
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