CN112575397A - 制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板、设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板，包括喷丝板本体，喷丝板本体上设有若干个圆形孔和若干个一字型孔，若干个圆形孔组成圆形孔区，若干个一字型孔组成一字型孔区，圆形孔区位于一字型孔区外围，若干个一字型孔呈环形阵列排布，若干个一字型孔的长度方向的延长线均通过环形阵列的圆心，若干个圆形孔也呈环形阵列排布。制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其特征在于：包括如下步骤，PET原料—气流输送—预结晶—干燥—喷丝板熔融纺丝——侧吹风冷却—气流牵伸—摆丝成网—热轧加固—卷绕。采用同板异纤度的特殊喷丝板板孔设计，在同一块喷丝板内设计了不同截面积，不同形状的两种喷丝孔，从而可以纺制不同的纤度(直径)、不同结晶度的纤维。

Description

制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板、设备及方法

技术领域

本发明涉及非织造布生产领域，特别是涉及制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板、设备及方法。

背景技术

纺粘法又称纺丝成网法，它是非织造布中最重要，应用最广泛的一种方法。它是利用化纤纺丝原理，在聚合物纺丝过程中使用连续性长丝纤维铺置成网，纤网经机械、化学或热方法加固而成非织造布。其具体流程如下：

聚合物切片加入料斗后，喂入到螺杆挤出机中，螺杆具有加热功能，切片在螺杆里熔融并挤出，经过滤后的熔体由计量泵按一定流量输送到纺丝组件上，纺丝组件装有很多小孔的喷丝板，熔体从喷丝板的小孔内流出，形成许多细流，熔体细流经过侧吹风冷却后，冷却成纤维，再进入牵伸装置，经过牵伸装置中的高速气流的牵伸作用，纤维的大分子进行了取向和结晶，纤维获得了良好的力学性能，经牵伸后纤维铺入到下面有吸风装置的成网帘上，然后输送至加固装置，经热轧、化学粘合、针刺、水刺等任何一种或两种方法加固，即成为纺丝成网非织造布。

在进行热轧纺粘非织造布的生产时，随着产品克重的增加产品容易出现分层的现象，因此，采用单一组份的热塑性聚合物(例如PET)生产的纺粘热轧非织造布难以进行高克重产品的生产，特别是250g/m²以上的产品。

这是由于纺粘热轧非织造布在热轧时，其温度通过轧辊传递到布上，因此布的外层和内层存在着一定的温差，布的克重越高，布外层与内层的温差越大。当外层的温度达到非织造布的熔点时，内层的温度仍然会低于熔点。因此，在生产高克重的纺粘非织造布时，在外层产生良好粘合时，内层的纤维仍然不能很好粘合，出现分层现象。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板，其能够用于制造高克重纺粘热轧非织造布的设备，是其中的关键部件。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种制造高克重纺粘热轧非织造布的设备，其能够用来制造高克重纺粘热轧非织造布。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之三是：提供一种制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其能够避免高克重纺粘热轧非织造布内外层出现分层现象，适合于高克重纺粘热轧非织造布的制造。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板，包括喷丝板本体，喷丝板本体上设有若干个圆形孔和若干个一字型孔，若干个圆形孔组成圆形孔区，若干个一字型孔组成一字型孔区，圆形孔区位于一字型孔区外围，若干个一字型孔呈环形阵列排布，若干个一字型孔的长度方向的延长线均通过环形阵列的圆心，若干个圆形孔也呈环形阵列排布。

优选的，圆形孔的数量与一字型孔的数量比为：10：1～15：1。

优选的，圆形孔的截面积与一字型孔的截面积之比为1：6～1：9。

制造高克重纺粘热轧非织造布的设备，包括纺丝箱和侧吹风装置，纺丝箱内设有喷丝板，侧吹风装置里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。

制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，包括如下步骤，PET原料—气流输送—预结晶—干燥—喷丝板熔融纺丝——侧吹风冷却—气流牵伸—摆丝成网—热轧加固—卷绕。

进一步，具体的步骤为，PET原料切片投进料桶，经振动筛将杂质筛除后，由风机产生的脉冲气流输送到楼顶的料仓，在料仓里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器里；切片在预结晶器里被加热，结晶度升高、含水率降低，结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔里；切片从干燥塔的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走；含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，通过混料斗将一定量的助剂与切片按一定比例混合而输送到螺杆挤出机里，切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀；压力稳定的熔体接下来被预过滤器所过滤；过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中；熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝；牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过管式牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力；出牵伸管后的纤维束在分丝器的作用下铺设成均匀的纤网；铺设成均匀平整的纤网在成网帘的输送下进行到热轧机内进行热轧加固，热轧加固后的非织造布通过卷绕机的作用卷绕成一定长度的布卷。

进一步，预结晶温度在110-160℃；干燥温度105-150℃；螺杆挤出机分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-310℃之间；

进一步，预过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，预过滤器和箱体温度控制在280-310℃之间。

进一步，侧吹风温度控制在15～25℃之间。其侧吹风风速控制在0.25～0.45m/s。

进一步，分丝器的主要结构是在牵伸管末端接的气流扩散器，气流扩散器与成网帘的前进方向成的角度可根据需要进行调节。

总的说来，本发明具有如下优点：

1、采用同板异纤度的特殊喷丝板板孔设计，在同一块喷丝板内设计了不同截面积，不同形状的两种喷丝孔，从而可以纺制不同的纤度(直径)的纤维。

2、由于纺粘非织造布采用了气流牵伸，不同直径的纤维受到牵伸力不同，从而使得其纺丝速度不同，PET在不同纺丝速度下其结晶度不同，纺丝速度较高的纤维(直径小)的结晶度较高，纺丝速度较低的纤维(直径大)结晶度较低。由于结晶度的不同，纤维在受热时熔融的程度也不同，结晶度低的纤维熔融明显，起到粘合作用，结晶度高的纤维熔融较少，起到骨架作用。

3、直径大的纤维的横截面的形状是一字型的，这使得其相对于横截面为圆型的纤维来说其受热的面积更大，在同等条件下更容易受热，同时由于横截面为一字型的纤维结晶度较低，因此在同等温度下，其熔融程度远大于横截面为圆形纤维。因此，在同一温度下，一字型纤维熔融明显，而圆型纤维的熔融程度较低。

4、由于气流成网的作用，一字型纤维在纤网内部呈无序分布。因此，虽然内层的温度比表面的温度低，但是也可以让一字型纤维发生明显的熔融粘合，从而避免高克重产品的分层现象，使高克重纺粘热轧非织造布能顺利生产，达到预期的目标。

附图说明

图1为本发明制造高克重纺粘热轧非织造布的设备的结构示意图。

图2为喷丝板一个角度的结构示意图。

其中图1、图2中包括有：

1——输料装置、2——料仓、3——预结晶器、4——干燥塔、5——螺杆挤出机、6——预过滤器、8——计量泵、9——纺丝箱、10——喷丝板、101——圆形孔区、102——一字型孔区、11——侧吹风窗、12——牵伸喷头、13——分丝器、14——成网帘、15——热轧机、16——卷绕机。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

如图2所示，制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板10，包括喷丝板本体，喷丝板本体上设有若干个圆形孔和若干个一字型孔，若干个圆形孔组成圆形孔区101，若干个一字型孔组成一字型孔区102，圆形孔区101位于一字型孔区102外围，若干个一字型孔呈环形阵列排布，若干个一字型孔的长度方向的延长线均通过环形阵列的圆心，若干个圆形孔也呈环形阵列排布。圆形孔的数量与一字型孔的数量比为：10：1～15：1。圆形孔的截面积与一字型孔的截面积之比为1：6～1：9。

如图1所示，制造高克重纺粘热轧非织造布的设备，包括纺丝箱9和侧吹风装置，纺丝箱9内设有喷丝板10，侧吹风装置里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。

高克重纺粘热轧非织造布的生产工艺流程如下所示：

PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)原料—气流输送—预结晶—干燥—异形喷丝板10熔融纺丝——侧吹风冷却—气流牵伸—摆丝成网—热轧加固—卷绕

如图1所示，本方案在切片输送上采用的气流输送的输料装置1，切片投进料桶，经振动筛将杂质筛除后，由罗茨风机产生的脉冲气流输送到楼顶的料仓2。在料仓2里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器3里。

在预结晶器3里，切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片与切片之间相互碰撞，防止粘结。切片在预结晶器3里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在110-160℃。结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔4里。本方案采用的是填充式干燥塔4，切片从干燥塔4的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔4底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔4里停留足够长时间后，切片的含水率达到了纺丝的要求，干燥温度105-150℃。

含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机5上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，混料斗是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量，通过混料斗的作用，将一定量的助剂与切片按一定比例混合而输送到螺杆挤出机5里。螺杆挤出机5分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-310℃之间，螺杆挤出机5的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机5剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被预过滤器6所过滤，预过滤器6可有效除去熔体中的无机杂质与及凝胶粒子，以减少杂质对纺丝过程造成的不良影响。预过滤器6为可切换式，当过滤压差较大时，就将旧滤芯切换成新滤芯，以保证过滤效果的稳定性。

预过滤后的熔体被输送到纺丝箱9体内，纺丝箱9体内配备一定数量的计量泵8，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵8里。计量泵8为精密的齿轮泵，通过计量泵8的转动，精确体积的熔体被计量泵8输送到每个纺丝组件上。纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板10的每个小孔里，熔体被喷丝板10均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板10的小孔里挤出，暴露在空气中。预过滤器6和纺丝箱9体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温。预过滤器6和箱体温度控制在280-310℃之间。

如图2所示，其中，喷丝板10喷丝孔为同板异纤度结构，其一块喷丝板10内的喷丝孔截面有圆形和一字型，其中圆形孔的数量与一字型孔的个数比为：10：1～15：1，而圆形孔的截面积与一字型孔的截面积之比为1：6～1：9，具体如附图所示。

如图1所示，熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝。侧吹风的温度由空调控制，对风的温度与湿度进行精确控制，以此合理控制纤维的温度与张力的分布。有利于实现高速纺丝，侧吹风温度控制在15～25℃之间。其侧吹风风速控制在0.25～0.45m/s。侧吹风窗11里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网，可以保证侧吹风在高风速下依然保持良好的层流状态。

纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件下方的管式牵伸喷头12去实现的，牵伸喷头12采用的压缩空气，压缩空气经过管式牵伸喷头12内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头12的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力。纤维在牵伸喷头12的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在一定直径一定长度的牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至3000-10000m/min的速度。纤维速度远远大于熔体在喷丝板孔流出时的速度，因此熔体受到较强的拉伸作用，分子容易出现取向与结晶，分子间作用力大大增强，纤维获得了优异的力学性能。由于在一定的气压下，压缩空气产生的气流速度是固定的，而纤维在牵伸管内能达到的纺丝速度受其单丝纤度(比表面积)影响较大，纤度较小的纤维，由于其比表面积大，单位体积内受到的摩擦力较大，因而其纺丝速度较高，而纤度较大的纤维，由于其比表面积较小，单位体积内受到的摩擦力较小，因而其纺丝速度较低。因此，在同一块板喷丝内，由于喷丝孔截面积及形状的不同，经圆型喷丝孔纺制的纤维与经一字型喷丝孔纺制的纤维的纺丝速度不同。由于圆型喷丝孔纺制的纤维其纺丝速度较高(大于6000m/min)，纤维因而具有较高的结晶度及较好的力学性能，在热轧温度及压力的作用下不容易产生熔融及变形，起骨架作用。而一字型喷丝孔纺制的纤维的纺丝速度较低(小于4000m/min),因此纤维的结晶度较低，容易在热轧温度及压力的作用下产生熔融及变形，起到粘合作用。

出牵伸管后的纤维束在分丝器13的作用下铺设成均匀的纤网。分丝器13的主要结构是在牵伸管末端接的气流扩散器，通过该气流扩散器的截面的不断增加，使得牵伸气流的速度不断变小，静压增加。当气流速度比牵伸后的纤维速度慢时，产生了空气动力学中的“孔达效应”会使得纤维束实现自然分散，并呈螺旋状下落到成网帘14上。

由于气流扩散器的与成网帘14的前进方向成的角度可根据需要进行调节。通过该角度的调节，改变纤维下落的方式，使得纤维在纵横向的排列方式有所不同，达到可以改变产品的纵向强力与横向强力的比值的效果。

铺设成均匀平整的纤网在成网帘14的输送下进行到热轧机15内进行热轧加固，热轧加固后的非织造布通过卷绕机16的作用卷绕成一定长度的布卷。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板，其特征在于：包括喷丝板本体，喷丝板本体上设有若干个圆形孔和若干个一字型孔，若干个圆形孔组成圆形孔区，若干个一字型孔组成一字型孔区，圆形孔区位于一字型孔区外围，若干个一字型孔呈环形阵列排布，若干个一字型孔的长度方向的延长线均通过环形阵列的圆心，若干个圆形孔也呈环形阵列排布。

2.按照权利要求1所述的制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板，其特征在于：圆形孔的数量与一字型孔的数量比为：10：1～15：1。

3.按照权利要求2所述的制造高克重纺粘热轧非织造布的喷丝板，其特征在于：圆形孔的截面积与一字型孔的截面积之比为1：6～1：9。

4.制造高克重纺粘热轧非织造布的设备，其特征在于：包括纺丝箱和侧吹风装置，纺丝箱内设有如权利要求1至3任意一项所述的喷丝板，侧吹风装置里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。

5.制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其特征在于：包括如下步骤，PET原料—气流输送—预结晶—干燥—喷丝板熔融纺丝——侧吹风冷却—气流牵伸—摆丝成网—热轧加固—卷绕。

6.按照权利要求5所述的制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其特征在于：具体的步骤为，PET原料切片投进料桶，经振动筛将杂质筛除后，由风机产生的脉冲气流输送到楼顶的料仓，在料仓里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器里；切片在预结晶器里被加热，结晶度升高、含水率降低，结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔里；切片从干燥塔的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走；含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，通过混料斗将一定量的助剂与切片按一定比例混合而输送到螺杆挤出机里，切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀；压力稳定的熔体接下来被预过滤器所过滤；过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中；熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝；牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过管式牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力；出牵伸管后的纤维束在分丝器的作用下铺设成均匀的纤网；铺设成均匀平整的纤网在成网帘的输送下进行到热轧机内进行热轧加固，热轧加固后的非织造布通过卷绕机的作用卷绕成一定长度的布卷。

7.按照权利要求6所述的制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其特征在于：预结晶温度在110-160℃；干燥温度105-150℃；螺杆挤出机分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-310℃之间。

8.按照权利要求6所述的制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其特征在于：预过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，预过滤器和箱体温度控制在280-310℃之间。

9.按照权利要求6所述的制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其特征在于：侧吹风温度控制在15～25℃之间。其侧吹风风速控制在0.25～0.45m/s。

10.按照权利要求6所述的制造高克重纺粘热轧非织造布的方法，其特征在于：分丝器的主要结构是在牵伸管末端接的气流扩散器，气流扩散器与成网帘的前进方向成的角度可根据需要进行调节。

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