高效低阻紡粘非織造濾料、及其生產(chǎn)設備和制造方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的高效低阻紡粘非織造濾料，包括從上到下依次設置的至少四排絲，包括：起粗濾作用第一排絲，其纖度為2.5～3.5dtex；起精過濾作用第二排絲，其纖度為0.5～1.5dtex；起到骨架作用和增挺作用的第三排絲，其纖度為10～15dtex；起到透氣和良好粘合作用第四排絲，其纖度為5～7dtex，靈活地調(diào)整非織造布中各排絲的纖度，使之能達到較高過濾效率的同時也具有較高的透氣性，過濾阻力小，過濾周期長。與常規(guī)的紡粘非織造過濾材料相比，產(chǎn)品的各層的纖度不同，具有良好的梯度過濾效果。在具備良好的過濾精度的同時具有良好的透氣性，過濾阻力小，過濾周期長。
【專利說明】高效低阻紡粘非織造濾料、及其生產(chǎn)設備和制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于非織造布生產(chǎn)【技術領域】，具體的說，涉及高效低阻紡粘非織造濾料、及其生產(chǎn)設備和制造方法。
【背景技術】
[0002]紡粘法又稱紡絲成網(wǎng)法，它是非織造布中最重要，應用最廣泛的一種方法。它是利用化纖紡絲原理，在聚合物紡絲過程中使用連續(xù)性長絲纖維鋪置成網(wǎng)，纖網(wǎng)經(jīng)機械、化學或熱方法加固而成非織造布。其具體流程如下:
[0003]聚合物切片加入料斗后，喂入到螺桿擠出機中，螺桿具有加熱功能，切片在螺桿里熔融并擠出，經(jīng)過濾后的熔體由計量泵按一定流量輸送到紡絲組件上，紡絲組件裝有很多小孔的噴絲板，熔體從噴絲板的小孔內(nèi)流出，形成許多細流，熔體細流經(jīng)過側吹風冷卻后，冷卻成纖維，再進入牽伸裝置，經(jīng)過牽伸裝置中的高速氣流的牽伸作用，纖維的大分子進行了取向和結晶，纖維獲得了良好的力學性能，經(jīng)牽伸后纖維鋪入到下面有吸風裝置的成網(wǎng)簾帶上，然后輸送至加固裝置，經(jīng)熱軋、化學粘合、針刺、水刺等任何一種或兩種方法加固，即成為紡絲成網(wǎng)非織造布。
[0004]紡粘非織造布其中一大用途為過濾材料，可以廣泛應用于液體過濾、空氣過濾等領域。
[0005]作為濾材使用的紡粘非織造布的過濾精度不高，透氣度偏小，使用周期較短。
[0006]現(xiàn)有的作為濾材使用的紡粘非織造布克重一般在150?260g/m2，單絲纖度一般在1.5?4dtex之間。由于產(chǎn)品克重較高，單絲纖度較小，所以產(chǎn)品的透氣度偏低，使用周期較短。若提高單絲纖度，產(chǎn)品透氣度雖然有所提高，但是過濾精度又會下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的缺點，提供了一種效低阻紡粘非織造濾料、及其生產(chǎn)設備和制造方法，針對紡粘非織造布過濾材料的缺點，通過在非織造布上采用不同纖度的纖維進行組合，在過濾的迎風面采用纖度較小的纖維，起到較好的過濾精度作用；在過濾的背風面采用纖度較大的纖維，起到較好的透氣和增加產(chǎn)品挺度的作用，使得過濾阻力較低。通過不同纖維的組合，開發(fā)出一種具有較高的透氣度和較高的過濾精度統(tǒng)一的產(chǎn)品，有效提高了紡粘非織造過濾材料的過效率果及使用壽命。
[0008]為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0009]高效低阻紡粘非織造濾料，包括從上到下依次設置的至少四排絲，包括:
[0010]起粗濾作用第一排絲，其纖度為2.5?3.5dtex ；
[0011]起精過濾作用第二排絲，其纖度為0.5?1.5dtex ；
[0012]起到骨架作用和增挺作用的第三排絲,其纖度為10?15dtex ；
[0013]起到透氣和良好粘合作用第四排絲，其纖度為5?7dtex。
[0014]高效低阻紡粘非織造濾料的生產(chǎn)設備，包括依次順序連接的預結晶器、干燥塔、螺桿擠壓機、過濾器、熔體靜態(tài)混合器、至少兩個紡絲箱體、牽伸器噴頭、擺絲器以及成網(wǎng)機，所述紡絲箱體包括計量泵、噴絲板、緩冷加熱器和側吹風裝置，所述計量泵連接噴絲板，所述噴絲板設有至少兩種直徑的噴絲孔，所述噴絲板的下方對應所述噴絲孔設有緩冷加熱器。
[0015]進一步，所述緩冷加熱器包括若干保溫塊，所述保溫塊內(nèi)設置有加熱棒，所述加熱棒連接溫度調(diào)節(jié)裝置，所述紡絲箱體在所述緩冷加熱器下方設有側出風裝置，所述螺桿擠出機的下料口處設有冷卻循環(huán)水。
[0016]進一步，所述熔體靜態(tài)混合器由若干個不同旋向的扭旋葉片連接而成。
[0017]進一步，所述紡絲箱體為兩個，所述噴絲孔為兩種直徑的噴絲孔，共四種直徑的噴絲孔，所述噴絲孔的直徑分別為0.2、0.3、0.48和0.52，其孔數(shù)分別為80、72、48和16，孔的長徑比L/D分別為3.2,3.5,3.8和4.0。
[0018]高效低阻紡粘非織造濾料的制造方法，
[0019]a)預結晶、干燥步驟:將聚和物切片輸送到預結晶器進行加熱、預結晶，之后，在熱空氣的吹送下進入干燥塔內(nèi)進行干燥處理；
[0020]b)熔融、紡絲步驟:含水率達到紡絲要求的切片被輸送到位于螺桿擠出機上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺桿擠出機里進行熔融，經(jīng)過熔體過濾器過濾，過濾后的熔體被輸送到至少兩個紡絲箱體內(nèi)，每個紡絲箱體設置至少兩排噴絲孔，通過計量泵傳動裝置的轉動，精確體積的熔體被計量泵輸送到每個紡絲組件的噴絲孔，經(jīng)過緩冷后的熔體細流在側吹風的作用下，冷卻成為纖維長絲；
[0021]c)高速氣流牽伸步驟:每個紡絲組件下方的牽伸噴頭向下噴射形成高速氣流,纖維在高速氣流的作用下被加速，限制在牽伸管內(nèi)；出牽伸管后的纖維束在擺絲器的作用下鋪設成均勻的纖網(wǎng)。
[0022]進一步，所述緩冷加熱器的溫度控制在320_200°C之間。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明所述的高效低阻紡粘非織造濾料、及其生產(chǎn)設備和制造方法，靈活地調(diào)整非織造布中各排線的纖度，使之能達到高過濾效率的同時也具有較高的透氣性，過濾阻力小,過濾周期長。
[0025]本發(fā)明的細纖維的最小纖度可以達到0.5dtex，而最粗的纖維的纖度為15dtex，均遠遠超于國內(nèi)同類產(chǎn)品。
[0026]與常規(guī)的紡粘非織造過濾材料相比，產(chǎn)品的各層的纖度不同，具有良好的梯度過濾效果。在具備良好的過濾精度的同時具有良好的透氣性，過濾阻力小，過濾周期長。
[0027]具有以上優(yōu)點是因于產(chǎn)品采用不同纖度的纖維組合，而不是常規(guī)產(chǎn)品中采用單一的纖度的纖維結構。同時，纖維中最小纖度達到了 0.5dtex,比現(xiàn)有的2.0dtex左右的纖維的過濾精度大大提高。而纖維中最大的纖度又達到了 15dtex，遠超常規(guī)的纖維的纖度，使得產(chǎn)品具有良好的挺度和透氣性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制，在附圖中:[0029]圖1是本發(fā)明所述高效低阻紡粘非織造濾料的生產(chǎn)設備組成圖；
[0030]圖2是靜態(tài)混合器的結構剖視圖；
[0031]圖3是緩冷加熱器的俯視圖；
[0032]圖4是緩冷加熱器的主視圖；
[0033]圖5是牽伸噴頭的結構示意圖。
[0034]圖中，I——儲料罐；2——預結晶器；
[0035]3—干燥塔；4—螺桿擠出機；
[0036]5—過濾器；6—靜態(tài)混合器；
[0037]7-紡絲箱體； 8-計量泵；
[0038]9——緩冷加熱器；10——側吹風裝置；
[0039]11——牽伸噴頭； 12——擺絲器；
[0040]13—成網(wǎng)機；14—下吸風裝置；
[0041]15——加固裝置； 16——牽伸管；
[0042]17——卷繞機；18——保溫塊；
[0043]19——加熱棒。
【具體實施方式】
[0044]以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0045]高效低阻紡粘非織造過濾材料的生產(chǎn)工藝流程如下所示:
[0046]聚合物切片一氣流輸送一預結晶一干燥一熔體紡絲一緩冷加熱——氣流牽伸一擺絲成網(wǎng)一加固成布一分切卷繞。
[0047]參閱圖1，本發(fā)明在切片輸送上采用的氣流輸送，切片投進料桶，經(jīng)振動篩將雜質(zhì)篩除后，由羅茨風機產(chǎn)生的脈沖氣流輸送到樓頂?shù)膬α瞎轎。在儲料罐I里的濕切片經(jīng)過回轉閥的輸送，下落進到預結晶器2里。
[0048]在預結晶器2里，切片在熱風的吹送下呈沸騰的狀態(tài)，切片與切片之間相互碰撞，防止粘結。切片在預結晶器2里被加熱，結晶度升高、含水率降低，預結晶溫度在110-160°C。結晶度較高的切片在熱空氣的吹送下，進入了干燥塔3里。本方案采用的是填充式干燥塔3，切片從干燥塔3的上方進入，在下落的過程中與從干燥塔3底部通入的已經(jīng)除濕的熱空氣相遇，切片里的水分被熱空氣帶走，在干燥塔3里停留足夠長時間后，切片的含水率達到了紡絲的要求，干燥溫度105-150°C。
[0049]含水率達到紡絲要求的切片被輸送到位于螺桿擠出機4上方的干切片料斗，在重力的作用落到到螺桿擠出機4里。螺桿擠出機4分為六個區(qū)加熱，采用的是電阻加熱方式，溫度設置在205-350°C之間，螺桿擠出機4的下料口處設有冷卻循環(huán)水，以防止切片在下料口處環(huán)結。切片在螺桿擠出機4剪切和加熱的作用下，邊熔融邊前進并混合均勻。到了螺桿的末端，切片熔融完全，熔體壓力被壓力傳感器測定，通過壓力的反饋去控制螺桿的轉速從而保證熔體壓力的穩(wěn)定。
[0050]熔融混合均勻完全，壓力穩(wěn)定的熔體接下來被熔體過濾器5所過濾，過濾器5可有效除去熔體中的無機雜質(zhì)與及凝膠粒子，以減少雜質(zhì)對紡絲過程造成的不良影響。過濾器5為可切換式，當過濾壓差較大時，就將舊濾芯切換成新濾芯，以保證過濾效果的穩(wěn)定性。
[0051]過濾后的熔體經(jīng)過熔體管道，在熔體管道內(nèi)裝有熔體靜態(tài)混合器6，靜態(tài)混合器6由一組不同旋向的扭旋葉片連接而成，具體如附圖2所示。熔體經(jīng)過靜態(tài)混合器6后被均勻混合，保證了熔體各處粘度的一致性，有利于紡絲穩(wěn)定性的提高。熔體經(jīng)過靜態(tài)混合器6后進入紡絲箱體7，紡絲箱體7內(nèi)配備一定數(shù)量的計量泵8，經(jīng)過熔體分配管的分配，熔體被合理分配到每一個計量泵8里。計量泵8為精密的齒輪泵，通過計量泵8的轉動，精確體積的熔體被計量泵8輸送到每個紡絲組件上。紡絲組件里裝有過濾砂，可以對熔體進行進一步的過濾，過濾后的熔體經(jīng)過分配板的作用，均勻里進入到噴絲板的每個小孔里，熔體被噴絲板均勻地分成若干股細流，在壓力和重力的作用下，從噴絲板的小孔里擠出，暴露在空氣中。熔體過濾器5和紡絲箱體7由聯(lián)苯蒸氣加熱，以保證精確控溫。過濾器5和箱體溫度控制在270?350°C之間。
[0052]本發(fā)明的紡絲箱體7共有兩個，每個箱體兩排絲束，一共四排絲束。通過計量泵8轉速和噴絲板的孔數(shù)的調(diào)整，可以靈活控制每排絲的纖度。
[0053]根據(jù)過濾的需要，我們將四排絲的纖度設計如下:
[0054]第一排絲的纖度為2.5?3.5dtex，起粗濾作用；第二排絲的纖度為0.5?
1.5dtex，起精過濾作用；第三排絲的纖度為10?15dtex，起到骨架作用和增挺作用，第四排絲纖度為5?7dtex,起到透氣和良好粘合作用。
[0055]從噴絲板小孔擠出的絲束如直室暴露在室溫的空氣中，其冷卻速度會過快導致纖維牽伸困難，造成紡絲斷頭、飄絲等現(xiàn)象。尤其是紡制0.5?1.5dtex纖度的纖維時會更明顯，因此我們在紡制細纖度的噴絲板下方設備了緩冷加熱器9，將噴絲板下方的空氣加熱，緩冷加熱器9的溫度控制在320-200°C之間。緩冷加熱器9的結構如附圖3、4所示，緩冷加熱器9包括若干保溫塊18，保溫塊18內(nèi)設置有加熱棒19，加熱棒19連接溫度調(diào)節(jié)裝置。
[0056]經(jīng)過緩冷后的熔體細流在側吹風裝置10的作用下，不斷被冷卻，由熔體轉變成固體，在牽伸力和冷卻的作用下，熔體內(nèi)部的分子產(chǎn)生了一定的結晶和取向，成為具有一定力學性能的纖維長絲。側吹風裝置10的溫度由空調(diào)控制，對風的溫度與濕度進行精確控制，以此合理控制紡程長纖維的溫度與張力的分布。有利于實現(xiàn)高速紡絲，側吹風溫度控制在15?45°C之間。
[0057]纖維的牽伸過程是由在每個紡絲組件下方的牽伸噴頭11去實現(xiàn)的，牽伸噴頭11采用的壓縮空氣，壓縮空氣經(jīng)過牽伸噴頭11內(nèi)部的環(huán)形間隙后，向下噴射形成高速氣流，并在牽伸噴頭11的上方形成一定的負壓區(qū)，對纖維形成一定的吸力。參閱圖5，纖維在牽伸噴頭11的上方吸入，在高速氣流的摩擦力作用下伴隨著氣流向下高速運動，高速氣流和纖維被限制在一定直徑一定長度的牽伸管16內(nèi)，纖維在牽伸管16內(nèi)最終可被加速至4000-6000m/min的速度。纖維速度遠遠大于熔體在噴絲板孔流出時的速度，因此熔體受到較強的拉伸作用，熔體分子在拉伸和冷卻的作用下并通過纖維性能活化器的作用，分子高度取向結晶，分子間作用力大大增強，纖維獲得了優(yōu)異的力學性能。
[0058]在紡制10?15dtex的粗纖維時，由粗纖維的比表面積小，受到的牽伸效果變差，采用常規(guī)的牽伸器達不到其要求的牽伸效果。采用了高效牽伸噴頭11，同時增加了牽伸管16的長度，使得粗纖維得到了有效的牽伸。
[0059]出牽伸管16后的纖維束在擺絲器12的作用下鋪設成均勻的纖網(wǎng)。擺絲器12的主要結構是可以高速擺動的若干個擺片，經(jīng)擺片后絲束被順利鋪設成網(wǎng)，并隨著成網(wǎng)機13的運動向前輸送，成網(wǎng)機13設置有下吸風裝置14，用于從底部吸住纖網(wǎng)，保證成網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0060]纖網(wǎng)在成網(wǎng)機13的輸送下，進入到加固裝置15，加固裝置15可以采用熱軋粘合、針刺、水刺等方法進行加固。纖維經(jīng)加固后成為具有一定力學性能的紡粘非織造布材料，然后經(jīng)卷繞機17卷繞成最終成品。
[0061]最后應說明的是:以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.高效低阻紡粘非織造濾料，其特征在于，包括從上到下依次設置的至少四排絲，包括: 起粗濾作用第一排絲，其纖度為2.5?3.5dtex ； 起精過濾作用第二排絲，其纖度為0.5?1.5dtex ； 起到骨架作用和增挺作用的第三排絲，其纖度為10?15dtex ； 起到透氣和良好粘合作用第四排絲，其纖度為5?7dtex。
2.根據(jù)權利要求1所述高效低阻紡粘非織造濾料的生產(chǎn)設備，其特征在于:包括依次順序連接的預結晶器、干燥塔、螺桿擠壓機、過濾器、熔體靜態(tài)混合器、至少兩個紡絲箱體、牽伸器噴頭、擺絲器以及成網(wǎng)機，所述紡絲箱體包括計量泵、噴絲板、緩冷加熱器和側吹風裝置，所述計量泵連接噴絲板，所述噴絲板設有至少兩種直徑的噴絲孔，所述噴絲板的下方對應所述噴絲孔設有緩冷加熱器。
3.根據(jù)權利要求2所述高效低阻紡粘非織造濾料的生產(chǎn)設備，其特征在于:所述緩冷加熱器包括若干保溫塊，所述保溫塊內(nèi)設置有加熱棒，所述加熱棒連接溫度調(diào)節(jié)裝置，所述紡絲箱體在所述緩冷加熱器下方設有側出風裝置，所述螺桿擠出機的下料口處設有冷卻循環(huán)水。
4.根據(jù)權利要求2所述高效低阻紡粘非織造濾料的生產(chǎn)設備，其特征在于:所述熔體靜態(tài)混合器由若干個不同旋向的扭旋葉片連接而成。
5.根據(jù)權利要求2所述高效低阻紡粘非織造濾料的生產(chǎn)設備，其特征在于:所述紡絲箱體為兩個，所述噴絲孔為兩種直徑的噴絲孔，共四種直徑的噴絲孔，所述噴絲孔的直徑分別為0.2,0.3,0.48和0.52，其孔數(shù)分別為80、72、48和16，孔的長徑比L/D分別為3.2,3.5、3.8 和 4.0。
6.根據(jù)權利要求1所述高效低阻紡粘非織造濾料的制造方法，其特征在于: a)預結晶、干燥步驟:將聚和物切片輸送到預結晶器進行加熱、預結晶，之后，在熱空氣的吹送下進入干燥塔內(nèi)進行干燥處理； b)熔融、紡絲步驟:含水率達到紡絲要求的切片被輸送到位于螺桿擠出機上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺桿擠出機里進行熔融，經(jīng)過熔體過濾器過濾，過濾后的熔體被輸送到至少兩個紡絲箱體內(nèi)，每個紡絲箱體設置至少兩排噴絲孔，通過計量泵傳動裝置的轉動，精確體積的熔體被計量泵輸送到每個紡絲組件的噴絲孔，經(jīng)過緩冷后的熔體細流在側吹風的作用下，冷卻成為纖維長絲； c)高速氣流牽伸步驟:每個紡絲組件下方的牽伸噴頭向下噴射形成高速氣流，纖維在高速氣流的作用下被加速，限制在牽伸管內(nèi)；出牽伸管后的纖維束在擺絲器的作用下鋪設成均勻的纖網(wǎng)。
7.根據(jù)權利要求6所述高效低阻紡粘非織造濾料的制造方法，其特征在于:所述緩冷加熱器的溫度控制在320-200°C之間。
【文檔編號】B01D39/14GK103638746SQ201310698074
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】李 杰, 周思遠, 楊薇, 呂大鵬, 陳讓軍 申請人:佛山市斯樂普特種材料有限公司