TWM635700U

TWM635700U - 高濾效熔噴不織布押出設備

Info

Publication number: TWM635700U
Application number: TW111207821U
Authority: TW
Inventors: 鄭永柱; 鄭乾鋒; 鄭羽良; 賴裕富; 吳文席
Original assignee: 華新醫材股份有限公司
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2022-12-21

Abstract

一種高濾效熔噴不織布押出設備，包括入料系統，儲存並供應足量的原料；押出機，包含加熱裝置及熔噴模頭，該加熱裝置使該原料在螺桿內加熱、液化後經該熔噴模頭噴出成多數熔噴絲絮；成型機，具有收集器篩網，將該些熔噴絲絮冷卻、收集及定型形成熔噴不織布；風床，對該熔噴不織布吹熱風；以及駐極處理機，位於該風床後，用以將該熔噴不織布進行靜電駐極處理形成高濾效熔噴不織布。藉此該高濾效熔噴不織布具有高濾效、高透氣(即低壓差)特性。

Description

高濾效熔噴不織布押出設備

本創作係與熔噴不織布之設備有關，特別是指一種高濾效熔噴不織布押出設備。

有「口罩心臟」之稱的熔噴不織布(又稱為“熔噴無紡布”)，是透過高速加熱分散熔化塑料，再將聚合物熔體通過超細噴嘴的噴絲板紡出，使其成為高性能聚丙烯熔噴濾材，擁有比其他材料更細的纖維。並透過靜電駐極技術，使熔噴不織布纖維吸附靜電，使其吸附穿透過表層的病毒、細菌或粉塵，進而提升口罩及其他過濾產品的過濾效能。

一般的熔噴不織布押出設備(又稱“熔噴無紡布押出設備”或“熔噴無紡布生產設備”)，包括入料機構、押出機、成型機、駐極處理機以及捲取機。入料機構，儲存並供應足量的塑膠原料；押出機，將原料在螺桿內加熱、液化後經超細噴嘴噴出成極細纖維；成型機，將極細纖維垂直吹到收集網上，冷卻、收集及定型，堆積成超細纖維網狀結構；該駐極處理機，將超細纖維網狀結構進行靜電駐極處理，形成熔噴過濾不織布(又稱熔噴過濾無紡布)。

惟，通過上述設備製得的熔噴過濾不織布，測試其濾效(過濾效率)及壓差(空氣交換壓力差)時，選取基重25±3gsm的熔噴過濾不織布，在平均環境溫度35.8℃及相對溼度45%，以空氣流量32公升/分(LPM)測試，測得其濾效平均86.0%，以空氣流量8公升/分(LPM)測試，測得其壓差平均2.3mmH₂O/cm²。可知其雖具有較低之壓差，但濾效相對較低，吸附穿透過表層的病毒及細菌效果差，具有較低的防護效率。

再者，通過押出機，將原料由加熱至液化的過程，需等待加熱完全後，才能開始後續加工作業，且原料加熱使用完畢後，必須以人工方式補充原料，將導致生產速率變慢。此外，若原料潮濕或環境濕度過高也將影響產品之品質及良率。

有鑑於此，本創作的目的之一在於提供一種高濾效熔噴不織布押出設備(又稱“高濾效熔噴無紡布押出設備”或“高濾效熔噴無紡布生產設備”)，通過風床對熔噴不織布吹熱風，快速去除熔噴不織布內部的溼氣及潮溼，並經由駐極處理機進行靜電駐極處理，形成高濾效熔噴不織布。

本創作的目的之二在於提供一種高濾效熔噴不織布押出設備，其中高濾效熔噴不織布經濾效測試其濾效平均由86.0%提升至95.0%(濾效提升10.47%)，濾效高，具高防護效率。

本創作的目的之三在於提供一種高濾效熔噴不織布押出設備，其中高濾效熔噴不織布經壓差測試其壓差平均由2.3mmH₂O/cm²降低至2.1mmH₂O/cm²(壓差減少8.70%)，在高濾效同時具高透氣即低壓差特性。

為實現上述目的，本創作所採用的技術方案是：一種高濾效熔噴不織布押出設備，包括入料系統，儲存並供應足量的原料；押出機，連接入料系統，押出機包含加熱裝置及熔噴模頭，加熱裝置使原料在螺桿內加熱、液化後經熔噴模頭噴出成多數熔噴絲絮；成型機，對應熔噴模頭設置，成型機具有收集器篩網，將該些熔噴絲絮冷卻、收集及定型形成熔噴不織布；風床，鄰接成型機，風床對熔噴不織布吹熱風；以及駐極處理機，連接風床，駐極處理機用以將熔噴不織布進行靜電駐極處理形成高濾效熔噴不織布(又稱“高濾效熔噴無紡布”)。

較佳地，該高濾效熔噴不織布押出設備還包括捲取機，對應駐極處理機設置，將該高濾效熔噴不織布收捲。

較佳地，其中該入料系統包含至少一自動吸料機。

較佳地，其中該入料系統包含儲料乾燥機，自動吸料機將原料吸入至儲料乾燥機內進行乾燥處理。

較佳地，其中該風床包含床架及架設於床架上之風管，風管對應熔噴不織布設置。

較佳地，其中風管為多孔風管。

較佳地，其中風管為多噴孔風管。

較佳地，其中原料為聚丙烯(PP)膠粒(Polymer Chips)。

較佳地，其中高濾效熔噴不織布經濾效測試，其濾效平均由86.0%提升至95.0%，即濾效提升10.47%。

較佳地，其中高濾效熔噴不織布經壓差測試，其壓差平均由2.3mmH₂O/cm²降低至2.1mmH₂O/cm²，即壓差減少8.70%。

另外，本創作還具有以下之特點及功效：

(1)採用熱風技術對熔噴不織布吹熱風，有效去除其內部溼氣、潮溼及異味，提升其濾效時，又具高透氣即低壓差特性。

(2)對原料進行乾燥處理，以縮短製程時間，加快生產速率，同時提升產品之品質及良率。

(3)將高濾效熔噴不織布收捲，並可分條個別成捲以利運送及生產。

(4)生產押出製程速度達10~100m/min，寬度600~3200mm，最大產能可達500KG/H，產量高、成本低。

有關本創作所提供之一種高濾效熔噴不織布押出設備的構造、特點及其所欲達成之功效等，將於後續的實施方式中予以詳載敘明，於此便不再贅述。

(10):入料系統

(11):原料

(13):第一自動吸料機

(13’):第二自動吸料機

(15):儲料乾燥機

(20):押出機

(21):加熱裝置

(23):熔噴模頭

(30):成型機

(31):收集器篩網

(40):風床

(41):風管

(411):吹氣孔

(43):床架

(50):駐極處理機

(60):捲取機

(70):熔噴絲絮

(80):熔噴不織布

(90):高濾效熔噴不織布

圖1 為本創作高濾效熔噴不織布押出設備平面示意圖。

圖2A 為圖1中風床之立體透視示意圖。

圖2B 為圖2A使用狀態之前視圖。

申請人首先在此說明，於通篇說明書中所指之內、外、上、下、左、右或頂、底等有關方向性的形容詞，皆是以本創作圖式中的方向為基準。

以下將藉由所列舉之實施例配合隨附之圖式，詳述本創作的結構與其特徵功效，首先，以下闡述之各實施例及圖式中，相同之參考號碼，係表示相同或類似之元素、元件、物件、結構或裝置，合先敘明。

請參閱圖1、圖2A及圖2B，本創作提供一種高濾效熔噴不織布押出設備，包含有入料系統(10)、押出機(20)、成型機(30)、風床(40)及駐極處理機(50)，說明如下：入料系統(10)，儲存並供應足量的原料(11)。入料系統(10)包含第一自動吸料機(13)、第二自動吸料機(13’)及儲料乾燥機(15)。第一自動吸料機(13)將原料(11)吸入儲料乾燥機(15)內先進行乾燥處理，再通過第二自動吸料機(13’)，將已乾燥的原料(11)吸入至押出機(20)進行加熱。入料系統(10)還可以包括有儲料桶，預先儲存該些原料(11)。儲料乾燥機(15)包含儲料桶、冷凝器及熱交換裝置等，具有乾燥、除濕等功能。其中，原料(11)包含駐極劑(或駐極母粒)、和使用聚丙烯(PP)樹脂/母粒/膠粒(Polymer Chips)或高分子材料為主要原料，聚丙烯(PP)母粒顏色可為白色。原料(11)還可以包括有色母粒及分散劑，色母粒可為例如黑色母粒，分散劑用以均勻分散色母粒。

押出機(20)，連接入料系統(10)，押出機(20)包含加熱裝置(21)及熔噴模頭(23)，加熱裝置(21)使原料(11)在螺桿內加熱、液化後經熔噴模頭(23)噴出成多數熔噴絲絮(70)。熔噴模頭(23)包含超細噴嘴及其噴絲板，孔徑範圍0.3mm~0.45mm，生產效率高、品質佳。透過押出機(20)將熔融的分子原料(11)擠入高速熱氣流中，再將聚合物原料(11)熔體通過超細噴嘴的噴絲板紡出，形成極細纖維的熔噴絲絮(70)並經由風道設計，使其垂直吹到成型機(30)上。

成型機(30)，對應熔噴模頭(23)設置，成型機(30)具有收集器篩網(31)，熔噴絲絮(70)垂直吹到收集器篩網(31)上，冷卻、收集及定型，堆積成超細纖維網狀結構，形成熔噴不織布(80)。成型機(30)之底部設有線性軌道，成型機(30)可沿軌道做線性移動，以利調整收集器篩網(31)位置，使熔噴絲絮(70)噴塗成型。

風床(40)，鄰接成型機(30)，風床(40)包含床架(43)及架設於其上之風管(41)。風管(41)為多孔風管(41)或多噴孔風管(41)，其具有進氣口及連通進氣口之多數個吹氣孔(411)(如圖2A所示)，這些吹氣孔(411)呈陣列排列並對應熔噴不織布(80)設置。其中，風管(41)斷面可呈圓形、方形、矩形或橢圓形，而吹氣孔(411)可為圓形、方形、矩形或橢圓形。

駐極處理機(50)，連接風床(40)，駐極處理機(50)用以將加入駐極劑的熔噴不織布(80)進行靜電駐極處理，形成高濾效熔噴不織布(90)。駐極劑是指具有長期儲存電荷功能的電介質材料，具有高效率、低流阻、抗菌節能等優點。駐極處理機(50)包含電極、滾輪、靜電發生器、升壓變壓器、駐極處理架等，其操作簡單、輸出電壓穩定。

惟，值得注意的是，風床(40)設置在成型機(30)與駐極處理機(50)之間的位置可在前段、後段或是中段，即鄰近成型機(30)設置或鄰近駐極處理機(50)設置或是設置於該兩者之間的中央。也可在該前段、中段及後段位置處同時皆設置有風床(40)。

本創作中更包括有捲取機(60)，對應駐極處理機(50)設置，用以將高濾效熔噴不織布(90)收捲，並可分條個別成捲以利運送及生產。

使用本創作時，通過押出機(20)將熔融的分子原料(11)高速加熱擠入氣流中，再將聚合物原料(11)熔體通過超細噴嘴的噴絲板紡出，形成極細纖維的熔噴絲絮(70)後使其垂直吹到收集器篩網(31)上，堆積成超細纖維網狀結構，形成熔噴不織布(80)。依據生產的纖維直徑，可以執行高輸出速率，押出製程速度達10m/min~100m/min(米/分鐘)，寬度600mm~3200mm(毫米)，最大產能可達500KG/H(千克/小時)。熔噴不織布(80)的極細纖維通過熱風處理及靜電駐極技術，製成之高濾效熔噴不織布(90)，纖維中帶有電荷，能夠吸附穿透過表層的病毒與細菌，濾效高達95.0%。

使用風床(40)時，如圖2B所示，將風床(40)設置在熔噴不織布(80)的下方並使風管(41)鄰近熔噴不織布(80)設置，熱風通過風管(41)經由吹氣孔(411)由下往上吹出，對熔噴不織布(80)吹熱風，以快速去除熔噴不織布(80)內部溼氣、潮溼及異味等。較佳地，熱風溫度係控制在50~60℃之間，且通過熱風會往上流動的特性，故採用由下往上吹出的方式，較能使熔噴不織布(80)均勻受風。此外，風管(41)也可設置在熔噴不織布(80)的上方，由上往下對熔噴不織布(80)吹熱風，也可在熔噴不織布(80)的上下方同時設置有風管(41)。其中，可以熱空氣吹熔噴不織布(80)或以氮氣、惰性氣體等吹熔噴不織布(80)，但不限制。因氮氣、惰性氣體等具有不易與其他物質發生反應的特性、性質較為穩定，故使用它們通常可獲得較佳的效果。

另外，風床(40)還可以包括有壓力控制器(圖中未示)及流量控制器(圖中未示)，壓力控制器用以控制風管(41)吹出熱風之壓力，使其維持一定值，若壓力過高或過低則會產生警報聲響，流量控制器用以控制風管(41)吹出熱風之流量。再者，風床(40)還可以包括有篩網(圖中未示)，設於風管(41)上方，用以均勻分散風管(41)吹出之熱風，使熔噴不織布(80)受熱更均勻。藉此，製得之高濾效熔噴不織布(90)具有更高的濾效和較低的壓差。

再者，通過本新型可製出各種不同顏色之高濾效熔噴不織布(90)。當使用顏色為白色之聚丙烯(PP)母粒原料(11)可製得白色高濾效熔噴不織布(90)。欲製得灰色或黑色之高濾效熔噴不織布(90)時，於原料(11)中再添加黑色母粒約2%~5%，即可製得灰色或黑色之高濾效熔噴不織布(90)。若添加其他顏色之色母粒，可製作出其他顏色之高濾效熔噴不織布(90)。

測試其濾效(過濾效率)及壓差(空氣交換壓力差)時，選取基重25±3gsm的高濾效熔噴不織布(90)，在平均環境溫度35.8℃及相對溼度45%，壓差以空氣流量8公升/分(LPM)、過濾效率(PFE)以空氣流量32公升/分(LPM)對各捲(#1~#5)取多條(1~9條，每條17.5cm)測試，測得實驗數據，如下表1所示：

由表1得知，通過風床(40)對熔噴不織布(80)吹熱風，有效去除熔噴不織布(80)內部的溼氣及潮溼，並經駐極處理機(50)靜電駐極處理製出之高濾效熔噴不織布(90)，經測試，測得其濾效平均95.0%，壓差平均2.1mmH₂O/cm²。

在同上述的測試環境及條件下，針對未吹熱風且已靜電駐極處理的熔噴不織布(80)，測得實驗數據，如下表2所示：

由表2得知，未吹熱風且已靜電駐極處理的熔噴不織布(80)，經測試，測得其濾效平均86.0%，而壓差平均2.3mmH₂O/cm²。比較表1及表2得知，本創作製出的高濾效熔噴不織布(90)，比未吹熱風且已靜電駐極處理的熔噴不織布(80)，濾效平均由86.0%提升至95.0%(濾效提升10.47%)，壓差平均由2.3mmH₂O/cm²降低至2.1mmH₂O/cm²(壓差減少8.70%)。因此，本創作在具備高濾效的同時，又能保持高透氣即低壓差特性。濾效及壓差提升率計算公式，可參考如下：濾效提升率F%={(F₁-F₀)/F₀}×100，其中F₁=吹風後並經靜電駐極處理的高濾效熔噴不織布(90)之濾效；F₀=未吹風且已靜電駐極處理的熔噴不織布(80)之濾效。

壓差提升率P%={(P₁-P₀)/P₀}×100，其中P₁=吹風後並經靜電駐極處理的高濾效熔噴不織布(90)之壓差；P₀=未吹風且已靜電駐極處理的熔噴不織布(80)之壓差。

惟，值得注意的是，本創作製出的高濾效熔噴不織布(90)非常適合用於需要過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性的複合產品中，例如：口罩材料、空氣、液體之過濾材料、保暖材料、隔離材料、隔音材料、環保吸油材料及擦拭布等領域，但並不以此為限。

綜合前述，本創作相較於先前技術具有以下之功效：高濾效熔噴不織布(90)經濾效及壓差測試，其濾效平均由86.0%提升至95.0%(濾效提升10.47%)，壓差平均由2.3mmH₂O/cm²降低至2.1mmH₂O/cm²(壓差減少8.70%)，具有高過濾效率同時，又能保持高透氣即低壓差特性。再者，能縮短製程時間，加快生產速率，提升產品品質及良率，產量高、成本低。皆確實達成本創作之目的。

最後，必須再次說明，凡於本創作技術領域中具有通常知識者理應瞭解，該等詳細說明與本創作所列舉之實施例，僅適於說明本創作之結構及欲達成之功效，而非用以限制本創作之申請專利範圍的範疇，其他等效元素、元件、物件、結構或裝置之替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。