CN116334776A - 一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，用于微纳米纤维的二次牵伸机集束收集，所述微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置包括纺丝室、设置于纺丝室内的纺丝板、设置于纺丝板下方的开纤机构、设置于开纤机构下方的传送机构、位于传送机构内的负压板，以及设置于传送机构一侧的加热箱、热压辊、导向辊和卷绕设备。与现有技术相比，本发明的微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置能够解决当前纤维间黏连、纤维难以进一步细化、无纺布中的纤维分布不均等问题。
Description
技术领域
本发明涉及纺丝技术领域，尤其是涉及一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置。
背景技术
闪蒸纺丝法又称瞬时溶剂挥发成网法，属于干法纺丝技术。将成纤聚合物在高温(指温度远远高于溶剂在常压下的沸点)高压下溶于适当的溶剂中形成纺丝溶液；然后将纺丝溶液在压力下注入纺丝组件并从喷丝孔喷出，由于纺丝溶液在喷出后压力突然降低，溶剂吸收大量热量急剧蒸发并产生高速气流，使得聚合物快速冷却结晶、高度取向，从而制得超细纤维。所形成的纳微米纤维再经铺网固网后可制成非织造布，该技术生产的非织造布性能优异，具有广泛应用，尤其适合用于医卫防护、医疗包装等领域。闪蒸法聚乙烯无纺布具有很多优良性能，如优良的防水透气性；片材有极好的强度，抗撕裂、耐穿刺、耐破裂；片材一般不会起毛，不产生尘埃；在很宽的温度范围内性能优异等。
目前利用闪蒸纺丝技术进行工业化生产的仅有美国和日本，而国内闪蒸纺丝技术虽取得了一定的进展，但仍然面临着许多问题，如微纳米纤维通过辊压制备的非织造布性能(抗撕裂强度、透气性、过滤效率等)与美国、日本的非织造布相比仍存在很大的差距。闪蒸法中的静电开纤工艺存在静电安全隐患，在研究人员的研究下，开发出利用高压空气对纤维进行开纤，但目前存在纤维间黏连、纤维难以进一步细化、开纤程度不均一，纤维稳定性差和纤维凝网速度慢等问题。因此，亟需开发出一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，解决当前纤维间黏连、纤维难以进一步细化、无纺布中的纤维分布不均等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的目的是提供一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，用于微纳米纤维的二次牵伸机集束收集，所述微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置包括纺丝室、设置于纺丝室内的纺丝板、设置于纺丝板下方的开纤机构、设置于开纤机构下方的传送机构、位于传送机构内的负压板、设置于传送机构一侧的加热箱、热压辊、导向辊和卷绕设备。
进一步地，所述开纤机构包括从上到下依次设置的加热组件、喇叭形挡板a、出气组件、喇叭形挡板b、圆柱形挡板，目的是使纤维丝束在高压气流的作用下均匀分散，并将纤维进一步的进行牵伸。
进一步地，所述加热组件的形状为圆柱形，加热组件的加热温度范围是50～200℃，目的是除去未完全挥发的溶剂，避免纤维丝束间的粘结；加热组件的加热方式选自红外线加热、电磁加热、电阻加热中的一种。
进一步地，所述出气组件的形状为圆柱形，出气组件的内部设置有间隙，出气组件的间隙口处安装有压缩空气出口，压缩空气进口通过管道与空气压缩组件连接，且管道上安装有调节阀，用于调节气体流量的大小。
进一步地，所述出气组件的内部间隙形状为环形，间隙直径为1～4mm；所述压缩空气出口的下端直径为2～8mm。
进一步地，所述纺丝板的直径与加热组件的内径为1：；所述喇叭形挡板a的上端内径与下端内径之比为：1。
进一步地，所述传送机构包括收集网、电机和控制组件，所述收集网的材料选自硅胶材料、聚氯乙烯材料、聚氨酯材料、热塑性聚氨酯弹性体橡胶材料等中的一种，所述收集网带有均匀分布的孔，孔的尺寸为0.5～3mm，孔的形状选自圆形、三角形、正方形、菱形中的一种或多种的组合。
进一步地，所述负压板的形状为长方体，高度为1～2.5cm，负压板上端均匀分布圆形孔，圆形孔的直径为2～5mm；所述负压板下端开有吸气口，通过管道与抽吸组件b连接。
进一步地，所述收集网的宽度与圆柱形挡板的直径为:1，圆柱形挡板的下端距离收集网的距离为20～80cm。
进一步地，所述加热箱的加热长度区域为1～6m，加热箱的最高加热温度为300℃；所述热压辊的最高加热温度为150℃，速度为5～15m/min，热压辊间的距离为0.05～1.5mm。
进一步地，所述卷绕设备内设有收集辊。
进一步地，所述加热箱的右端距离热压辊的距离为10～50cm，热压辊与导向辊的距离为30～80cm，导向辊与收集辊间的距离为10～40cm。
本发明的具体机理如下：
首先，纺丝液经过喷丝板后，溶剂迅速膨胀为气体，喷出极细的纤维丝束，纤维丝束穿过加热装置，目的是进一步除去纤维丝束中残留的溶剂，使纤维丝束中的纤维避免黏连；随后纤维丝束经过高压气流的区域，纤维丝束在高压气流的作用下使纤维均匀分开，由于纤维间存在速度差，并使纤维进行二次拉伸，进一步对纤维进行了细化。纤维穿过高压气流的区域之后，在负气压的作用下，对高速运动的纤维产生吸附作用，避免了纤维四处飘散，使纤维均匀的沉积在收集网上形成蓬松纤维网络，并利用传送装置将蓬松纤维网络输送到纺丝室外，随后引入到加热箱中，使蓬松纤维网络中的纤维进行软化，利用热压辊对软化后的蓬松纤维网络进行辊压形成非织造布，目的是纤维间形成粘结点，提高非织造布的力学强度；然后非织造布经过导向辊，最后利用卷绕设备对非织造布进行收集，卷绕设备上配有多个收集辊，实现对非织造布的连续化收集，提高生产效率。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明所提供的微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，通过将加热组件设置于纺丝板的下面，纤维丝束穿过加热组件，有利于溶剂进一步的除去；且空气开纤及牵伸装置的设计，纤维丝束可均匀开纤及二次拉伸，提高纤维分布均匀度及直径细度。
2)本发明所提供的微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，负压装置的设计，避免高速运动的纤维四处飘散，且纤维可更加均匀的吸附在收集网上，可显著提高非织造布的性能。
3)本发明所提供的微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，利用加热箱对非织造布进行加热，并采用热压辊进行辊压，使非织造布的纤维间形成粘结点，提高非织造布的力学强度；并采用多辊卷绕设备对无纺布进行收集，可实现无纺布的连续化收集，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明中微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置示意图。
图2为本发明中微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置的负压板俯视图。
图中标号所示：
1-纺丝室，2-调节阀，3-空气压缩组件，4-纺丝板，5-加热组件，6-压缩空气进口，7-压缩空气出口，8-收集网，9-抽吸组件b，10-纤维丝束，11-喇叭形挡板a，12-出气组件，13-喇叭形挡板b，14-圆柱形挡板，15-蓬松纤维网络，16-吸气口，17-负压板，18-加热箱，19-热压辊，20-导向辊，21-卷绕设备，22-收集辊。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
实施例
参见图1至图2，本实施例提供一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，包括：纺丝室1、设置于纺丝室1内的纺丝板4、设置于纺丝板4下方的开纤机构、设置于开纤机构下方的传送机构、位于传送机构内的负压板17，以及设置于传送机构一侧的加热箱18、热压辊19、导向辊20和卷绕设备21。
开纤机构包括从上到下依次设置的加热组件5、喇叭形挡板a11、出气组件12、喇叭形挡板b13、圆柱形挡板14，目的是使纤维丝束10在高压气流的作用下均匀分散，并将纤维进一步的进行牵伸。
加热组件5的形状为圆柱形，加热组件5的加热温度范围是50～200℃，目的是除去未完全挥发的溶剂，避免纤维丝束10间的粘结；加热组件5的加热方式选择的是电阻加热。
出气组件12的形状为圆柱形，出气组件12的内部设置有间隙，出气组件12的间隙口处安装有压缩空气出口7，压缩空气进口6通过管道与空气压缩组件3连接，且管道上安装有调节阀2，用于调节气体流量的大小。
出气组件12的内部间隙形状为环形，间隙直径为2mm；压缩空气出口7的下端直径为6mm。
纺丝板4的直径与加热组件5的内径为1：4；喇叭形挡板a11的上端内径与下端内径之比为3：1。
传送机构包括收集网8、电机和控制组件(图中未标出)，收集网8的材料选择的是聚氨酯材料，收集网8带有均匀分布的孔，孔的尺寸为0.7mm，孔的形状选择的是菱形。
控制组件包括控制器，控制器为单片机或x86架构、ARM架构、RISC-V架构处理器中的一种。控制组件用于控制电机，电机用于驱动收集网运动，以将蓬松纤维网络15输送到纺丝室1外。
负压板17的形状为长方体，高度为1.5cm，负压板17上端均匀分布圆形孔，圆形孔的直径为3mm；负压板17下端开有吸气口16，通过管道与抽吸组件b9连接。
收集网8的宽度与圆柱形挡板14的直径为1.12:1，圆柱形挡板14的下端距离收集网8的距离为60cm。
加热箱18的加热长度区域为5m，加热箱18的加热温度为200℃；热压辊19的加热温度为100℃，速度为6m/min，热压辊间的距离为0.8mm。
卷绕设备21内设有收集辊22。
加热箱18的右端距离热压辊19的距离为30cm，热压辊19与导向辊20的距离为50cm，导向辊20与收集辊22间的距离为20cm。
纺丝板4上设有喷丝孔。
利用本实施例一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置进行微纳米纤维的二次牵伸机集束收集的具体过程包括如下步骤：
首先，打开加热组件5，设定温度为60℃，并开启空气压缩组件3，控制调节阀2使压缩空气的气流速度约为8000m/min，当纺丝液从纺丝板4上的喷丝孔喷出后，溶剂迅速膨胀为气体，喷出极细的纤维丝束10，纤维丝束10穿过加热装置，随后纤维丝束10经过高压气流的区域，纤维丝束10在高压气流的作用下使纤维均匀分开，由于纤维间存在速度差，并使纤维进行二次拉伸，进一步对纤维进行了细化。纤维穿过高压气流的区域之后，在负气压的作用下，对高速运动的纤维产生吸附作用，避免了纤维四处飘散，使纤维均匀的沉积在收集网8上形成蓬松纤维网络15，并利用传送机构将蓬松纤维网络15输送到纺丝室1外，随后引入到加热箱18中，使蓬松纤维网络15中的纤维进行软化，利用热压辊19对软化后的蓬松纤维网络15进行辊压形成非织造布，然后非织造布经过导向辊18，最后利用卷绕设备21对非织造布进行收集。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，用于微纳米纤维的二次牵伸机集束收集，其特征在于，所述微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置包括纺丝室(1)、置于纺丝室(1)内的纺丝板(4)、设置于纺丝板(4)下方的开纤机构、设置于开纤机构下方的传送机构、位于传送机构内的负压板(17)、设置于传送机构一侧的加热箱(18)、热压辊(19)、导向辊(20)和卷绕设备(21)。
2.根据权利要求1所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述开纤机构包括从上到下依次设置的加热组件(5)、喇叭形挡板a(11)、出气组件(12)、喇叭形挡板b(13)、圆柱形挡板(14)。
3.根据权利要求2所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述加热组件(5)的形状为圆柱形，加热组件(5)的加热温度范围是50～200℃；
加热组件(5)的加热方式选自红外线加热、电磁加热、电阻加热中的一种。
4.根据权利要求2所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述出气组件(12)的形状为圆柱形，出气组件(12)的内部设置有间隙，出气组件(12)的间隙口处安装有压缩空气出口(7)，压缩空气进口(6)通过管道与空气压缩组件(3)连接，且管道上安装有调节阀(2)；
所述出气组件(12)的内部间隙形状为环形，间隙直径为1～4mm；所述压缩空气出口(7)的下端直径为2～8mm。
5.根据权利要求2所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述纺丝板(4)的直径与加热组件(5)的内径为1：(3～8)；
所述喇叭形挡板a(11)的上端内径与下端内径之比为(2～5)：1。
6.根据权利要求2所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述传送机构包括收集网(8)、电机和控制组件；
所述收集网(8)带有均匀分布的孔，孔的尺寸为0.5～3mm，孔的形状选自圆形、三角形、正方形、菱形中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求6所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述收集网(8)的宽度与圆柱形挡板(14)的直径为(1～1.2):1，圆柱形挡板(14)的下端距离收集网(8)的距离为20～80cm。
8.根据权利要求1所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述负压板(17)的形状为长方体，高度为1～2.5cm，负压板(17)上端均匀分布圆形孔，圆形孔的直径为2～5mm；
所述负压板(17)下端开有吸气口(16)，通过管道与抽吸组件b(9)连接。
9.根据权利要求1所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述加热箱(18)的加热长度区域为1～6m，加热箱(18)的最高加热温度为300℃；所述热压辊(19)的最高加热温度为150℃，速度为5～15m/min，热压辊间的距离为0.05～1.5mm。
10.根据权利要求1所述一种微纳米纤维的二次牵伸及集束收集装置，其特征在于，所述卷绕设备(21)内设有收集辊(22)；
所述加热箱(18)的右端距离热压辊(19)的距离为10～50cm，热压辊(19)与导向辊(20)的距离为30～80cm，导向辊(20)与收集辊(22)间的距离为10～40cm。
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2023
- 2023-03-07 CN CN202310211648.2A patent/CN116334776A/zh active Pending
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