一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置及方法与流程

本发明涉及纤维制造领域，具体涉及一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置及方法。

背景技术：

熔喷超细纤维是热塑性材料经过熔融在高速热风的喷吹下，极度拉伸形成超细纤维，但正是由于它的超细，导致其强力很低，无法单独使用，这样一来大大限制了熔喷超细纤维的使用范围。通常的熔喷装置是在超细纤维喷出后直接铺网形成熔喷布，无法收集单纤维或纤维束，因而无法利用其纤维束的性能。熔喷纤维束是无数根熔喷纤维的集合体，因而具有非常大的比表面积，继而有非常好的过滤吸附效果，而且也能弥补单纤维强力不足的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置，包括熔喷装置、冷却集束装置和收集装置；

所述熔喷装置用于制备熔喷超细纤维，并将熔喷超细纤维输送至冷却集束装置；

所述冷却集束装置设置在熔喷装置下方，用于对熔喷装置喷出的超细纤维进行冷却和集束，得到超细纤维束；

所述收集装置用于对超细纤维束进行收集。

进一步的，所述冷却集束装置包括冷风箱和第一集束装置；所述冷风箱设置在熔喷装置中熔喷模头下方，用于对熔喷装置的喷出的超细纤维进行冷却，所述第一集束装置设置在冷风箱下方，用于对冷却后的超细纤维进行集束；所述第一集束装置沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置中熔喷模头沿幅宽方向的宽度。

进一步的，所述冷却集束装置包括冷风箱、帘网接收装置和第二集束装置；

所述熔喷装置、冷风箱和帘网接收装置沿着垂直方向由上到下顺次设置；所述帘网接收装置的输出端后设置有第二集束装置；所述第二集束装置的入口面对帘网接收装置，第二集束装置的出口远离帘网接收装置，所述第二集束装置的出口后方设置有收集装置；

所述帘网接收装置沿着熔喷装置中熔喷模头的幅宽方向，由远离第二集束装置的一端，向靠近第二集束装置的一端传动。

进一步的，所述帘网接收装置内设置有抽吸装置，用于将超细纤维吸至帘网接收装置的上表面上。

进一步的，所述冷风箱上表面与熔喷装置下表面之间的距离范围为5-10cm，冷风箱沿幅宽方向的宽度为熔喷装置中熔喷模头沿幅宽方向的宽度的1.1倍-1.25倍。

进一步的，所述冷风箱包括制冷设备、空气调节设备、风机、管道、侧吹风系统和控制系统；

所述侧吹风系统包括风道、箱体、多孔板和出风口；所述风道设置在箱体上，用于进风；

所述多孔板采用厚度范围为2-3mm的不锈钢板，且开孔率范围为50％-80％，单个孔直径范围为1-3mm，所述多孔板的数量为1-3块，且平行放置在箱体内；

所述箱体为一侧设置有出风口的长方体结构，所述出风口面对熔喷装置喷出的超细纤维，冷风通过出风口吹向熔喷装置喷出的超细纤维；

所述出风口包括阻尼网和导流板，所述导流板采用铝质蜂窝板，厚度范围为30-50mm，单个蜂窝孔每对平行的面之间距离L范围为3-5mm，导流板两侧均设置有阻尼网；所述阻尼网为60-150目的不锈钢网或黄铜网；

所述箱体除安装有出风口一面的其他几面的外表面上还覆盖有保温层。

进一步的，所述集束装置采用喇叭口集束器，所述喇叭口集束器纵截面呈喇叭形，所述集束装置出口处还连接抽吸装置。

一种利用熔喷法制备超细纤维束的方法，包括以下步骤：

步骤S1、熔喷装置喷出超细纤维，超细纤维在两侧热风的牵引下进行快速拉细牵伸后进入冷风箱，

步骤S2、冷却集束装置对熔喷装置喷出的超细纤维进行冷却和集束，得到超细纤维束；

步骤S3、收集装置对超细纤维束进行处理收集。

进一步的，所述步骤S2的冷却集束装置包括冷风箱、帘网接收装置和第二集束装置；所述步骤S2具体为：冷风箱对超细纤维进行冷却，冷却后的超细纤维依次落在沿着熔喷装置中熔喷模头的幅宽方向传动的帘网接收装置上，超细纤维在帘网接收装置上互相叠合后，经帘网接收装置传动至帘网接收装置末端的第二集束装置内；第二集束装置对超细纤维集束得到超细纤维束。

进一步的，所述步骤S2的冷却集束装置包括冷风箱和第一集束装置；所述步骤S2具体为：所述冷风箱对熔喷装置的喷出的超细纤维进行冷却，所述第一集束装置对冷却后的超细纤维进行集束；且所述第一集束装置沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置中熔喷模头沿幅宽方向的宽度。

本发明的有益效果是：本发明通过增加冷侧吹风加速熔喷纤维的冷却，使纤维在完全冷却的情况下收集，避免熔喷纤维间的粘结，也可防止纤维在较高温度下发生解取向，熔喷纤维保留了一定的取向度，纤维强力提高。此外，将帘网由传统制备无纺布的垂直于纤网幅宽方向移动改为沿着纤网幅宽方向移动，或者在对超细纤维冷却后直接进行集束，从而实现了对熔喷超细纤维束的收集。

附图说明

图1为冷却集束装置采用第一种实施方式时，收集装置采用卷绕筒子时的装置结构示意图；

图2为为冷却集束装置采用第一种实施方式时，收集装置采用切断机时的装置结构示意图；

图3为冷却集束装置采用第二种实施方式时，收集装置采用卷绕筒子时的装置结构示意图；

图4为本发明的装置的侧吹风系统结构示意图；

图5为冷却集束装置采用第一种实施方式时的集束装置的结构示意图。

附图中，各标号代表的部件列表如下：

1、熔喷装置；2、冷风箱；3、帘网接收装置；4、第二集束装置；5、导丝装置；6、超细纤维；7、油轮；8、卷绕筒子；9、切断机；10、纤维通道；11、第一集束装置；21、风道；22、箱体；23、多孔板；24、阻尼网；25、导流板；31、抽吸装置；41、集束装置的入口；42、集束装置的出口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2和图3所示，一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置，包括熔喷装置1、冷却集束装置和收集装置；

所述熔喷装置1用于制备超细纤维6，并将超细纤维6输送至冷却集束装置；

所述冷却集束装置设置在熔喷装置1下方，用于对熔喷装置1喷出的超细纤维6进行冷却和集束，得到超细纤维束；

所述收集装置用于对超细纤维束进行收集。

如图1和图2所示为冷却集束装置的第一种实施方式，所述冷却集束装置包括冷风箱2、帘网接收装置3和第二集束装置4；

所述熔喷装置1、冷风箱2和帘网接收装置3沿着垂直方向由上到下顺次设置；所述帘网接收装置3的输出端后设置有第二集束装置4；所述第二集束装置的入口41面对帘网接收装置3，第二集束装置的出口42远离帘网接收装置3，所述第二集束装置的出口42后方设置有收集装置；

所述帘网接收装置3沿着熔喷装置1的幅宽方向，由远离第二集束装置4的一端，向靠近第二集束装置4的一端传动。

所述帘网接收装置3内设置有抽吸装置31，用于将超细纤维6吸至帘网接收装置3的上表面上。

如图3所示为冷却集束装置的第二种实施方式，所述冷却集束装置包括冷风箱2和第一集束装置11；所述冷风箱2设置在熔喷装置1中熔喷模头下方，用于对熔喷装置1的喷出的超细纤维6进行冷却，所述第一集束装置11设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的超细纤维6进行集束得到超细纤维束；所述超细纤维束经过纤维通道10被输送至收集装置。所述纤维通道10的作用为托持和引导纤维束，可采用托板等形式。所述第一集束装置11沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置1中熔喷模头沿幅宽方向的宽度，因此熔喷装置喷出的所超细纤维均可进入第一集束装置11进行集束。

所述冷却集束装置采用第一种实施方式和第二种实施方式时的收集装置均可采用卷绕筒子和切断机中的一种；

如图1所示为冷却集束装置采用第一种实施方式时，收集装置采用卷绕筒子8，导丝装置5将超细纤维束导入卷绕筒子8。

如图2所示为冷却集束装置采用第一种实施方式时，收集装置可采用切断机9，导丝装置5将超细纤维束导入切断机9。

如图3所示为冷却集束装置采用第二种实施方式时，收集装置采用卷绕筒子8，导丝装置5将超细纤维束导入卷绕筒子8。

冷风箱2上表面与熔喷装置1中熔喷模头的下表面之间的距离范围为5-10cm，冷风箱2沿幅宽方向的宽度为熔喷装置中熔喷模头沿幅宽方向的宽度的1.1倍-1.25倍。

所述冷风箱2包括制冷设备、空气调节设备、风机、管道、侧吹风系统和控制系统；

如图4所示，所述侧吹风系统包括风道21、箱体22、多孔板23和出风口；所述风道21设置在箱体22上，用于进风；

所述多孔板23采用厚度范围为2-3mm的不锈钢板，且开孔率范围为50％-80％，孔径范围为1-3mm，所述多孔板23的数量为1-3块，且平行放置在箱体内；

所述箱体为一侧安装有出风口的长方体结构，所述出风口面对熔喷装置1喷出的超细纤维6，冷风通过出风口吹向熔喷装置1喷出的超细纤维6；

所述出风口包括阻尼网24和导流板25，所述导流板25采用铝质蜂窝板，厚度范围为30-50mm，单个蜂窝孔每对平行的面之间距离L范围为3-5mm，导流板25两侧均设置有阻尼网24；所述阻尼网24为60-150目的不锈钢网或黄铜网；

所述箱体22除安装有出风口一面的其他几面的外表面上还覆盖有保温层。

所述冷风箱2吹出的冷却风温度为5-20℃，冷却风流量范围为10000-20000m³/h，冷却风压范围为1000-2500Pa，风速范围为1-2.5m/s。

所述冷风箱2采用侧吹风冷却方式。

所述冷却集束装置采用第一种实施方式和第二种实施方式时，所述第一集束装置11和第二集束装置4均采用喇叭口集束器，所述喇叭口集束器纵截面呈喇叭形，所述所述第一集束装置11和第二集束装置4出口处还连接抽吸装置。

如图5所示，冷却集束装置采用第一种实施方式时，

喇叭口集束器纵截面呈喇叭形，长度范围为20-40cm，与帘网接收装置3的上表面呈5-15°夹角，集束甬道为双流线型，所述集束装置的入口41直径比帘网接收装置3的宽度长10-20cm，所述集束装置的出口42的横截面为直径范围为2-5cm的圆形。

一种利用熔喷法制备超细纤维束的方法，包括以下步骤：

步骤S1、熔喷装置1喷出超细纤维6，超细纤维6在两侧热风的牵引下进行快速拉细牵伸后进入冷风箱2，

步骤S2、冷却集束装置对熔喷装置1喷出的超细纤维6进行冷却和集束，得到超细纤维束；

步骤S3、收集装置对超细纤维束进行处理收集。

冷却集束装置采用第一种实施方式时，所述步骤S2的冷却集束装置包括冷风箱2、帘网接收装置3和第二集束装置4；所述步骤S2具体为：冷风箱2对超细纤维6进行冷却，冷却后的超细纤维6依次落在沿着熔喷装置1中熔喷模头的幅宽方向传动的帘网接收装置3上，超细纤维6在帘网接收装置3上互相叠合后，经帘网接收装置3传动至帘网接收装置3末端的第二集束装置4内；第二集束装置4对超细纤维6集束得到超细纤维束。

冷却集束装置采用第二种实施方式时，所述步骤S2的冷却集束装置包括冷风箱2和第一集束装置11；所述步骤S2具体为：所述冷风箱对熔喷装置1的喷出的超细纤维6进行冷却，所述第一集束装置11对冷却后的超细纤维6进行集束；且所述第一集束装置11沿幅宽方向的宽度不小于熔喷装置中熔喷模头沿幅宽方向的宽度。

所述帘网接收装置3内设置有抽吸装置31，用于将超细纤维6吸至帘网接收装置3的上表面上。

所述冷风箱2上表面与熔喷装置1下表面之间的距离范围为5-10cm，冷风箱2宽度为熔喷装置1宽度1.1倍-1.25倍。

所述冷风箱2吹出的冷却风温度为5-20℃，冷却风流量范围为10000-20000m³/h，冷却风压范围为1000-2500Pa，风速范围为1-2.5m/s。

所述冷风箱2采用侧吹风冷却方式。

所述冷风箱2包括制冷设备、空气调节设备、风机、管道、侧吹风系统和控制系统；

以下为本发明的实施例，以下所有实施例中，第一集束装置11和第二集束装置4均采用喇叭口集束器。

实施例1

一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置，熔喷装置的料斗与螺杆挤出机管道相连，计量泵连接螺杆挤出机和熔喷模头，热风分布在喷丝孔两侧，冷却集束装置采用第一种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，帘网接收装置3则在冷侧吹风下方，喇叭口集束器以一定角度水平放置于帘网行进方向，帘网接收装置3沿着熔喷装置1的幅宽方向，由远离喇叭口集束器的一端，向靠近喇叭口集束器的一端传动，超细纤维束经过喇叭口集束器进一步集束后被输送至收集装置。冷却集束装置采用第二种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，喇叭口集束器设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的超细纤维6进行集束得到超细纤维束；所述超细纤维束经过纤维通道10被输送至收集装置。

使用时，PP粒料进入熔喷装置的料斗后，经过螺杆挤出机熔融，计量泵定量后从喷丝板喷丝，螺杆挤出机四个区的温度分别为260℃，260℃，270℃，270℃，喷出的PP超细纤维首先在两侧的热风下进行快速拉细牵伸，热风温度为220℃，热风压力为0.5MPa，纤维被热风牵伸后，在冷风箱2中由冷侧吹风进一步冷却，冷风箱2设置在距喷丝板下方5cm处，冷风箱2宽度比喷丝板宽10％，高20cm，厚15cm。冷风风温12℃，冷却风流量为10000m³/h，冷却风压为1500Pa，风速在1.5m/s。冷却集束装置采用第一种实施方式时，经冷却的超细纤维依次落在沿着纤网幅宽方向行进的帘网接收装置3上，超细纤维互相叠合预集束，并经过与帘网接收装置3相连的喇叭口集束器进一步集束得到超细纤维束，冷却集束装置采用第二种实施方式时，超细纤维直接进入喇叭口集束器，在喇叭口集束器的负压抽吸作用下，超细纤维被集束得到超细纤维束，超细纤维束经油轮7上油，导丝装置5牵引，最后由卷绕筒子8收集得到PP熔喷超细纤维束，且PP纤维的平均直径为4μm。

实施例2

一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置，熔喷装置的料斗与螺杆挤出机管道相连，计量泵连接螺杆挤出机和熔喷模头，热风分布在喷丝孔两侧，冷却集束装置采用第一种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，帘网接收装置3则在冷侧吹风下方，喇叭口集束器以一定角度水平放置于帘网行进方向，帘网接收装置3沿着熔喷装置1的幅宽方向，由远离喇叭口集束器的一端，向靠近喇叭口集束器的一端传动，超细纤维束经过喇叭口集束器进一步集束后被输送至收集装置。冷却集束装置采用第二种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，喇叭口集束器设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的超细纤维6进行集束得到超细纤维束；所述超细纤维束经过纤维通道10被输送至收集装置。

使用时，PP粒料进入熔喷装置的料斗后，经过螺杆挤出机熔融，计量泵定量后从喷丝板喷丝，螺杆挤出机四个区的温度分别为260℃，260℃，270℃，270℃，喷出的PP超细纤维首先在两侧的热风下进行快速拉细牵伸，热风温度为220℃，热风压力为0.5MPa，纤维被热风牵伸后，在冷风箱2中由冷侧吹风进一步冷却，冷风箱2设置在距喷丝板下方5cm处，冷风箱2宽度比喷丝板宽10％，高20cm，厚15cm。冷风风温12℃，冷却风流量为10000m³/h，冷却风压为1500Pa，风速在1.5m/s。冷却集束装置采用第一种实施方式时，经冷却的超细纤维依次落在沿着纤网幅宽方向行进的帘网接收装置3上，超细纤维互相叠合预集束，并经过与帘网接收装置3相连的喇叭口集束器进一步集束得到超细纤维束，冷却集束装置采用第二种实施方式时，超细纤维直接进入喇叭口集束器，在喇叭口集束器的负压抽吸作用下，超细纤维被集束得到超细纤维束，超细纤维束经油轮7上油，导丝装置5牵引，最后经切断机9切断成规定长度的PP熔喷超细纤维。

实施例3

一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置，熔喷装置的料斗与螺杆挤出机管道相连，计量泵连接螺杆挤出机和熔喷模头，热风分布在喷丝孔两侧，冷却集束装置采用第一种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，帘网接收装置3则在冷侧吹风下方，喇叭口集束器以一定角度水平放置于帘网行进方向，帘网接收装置3沿着熔喷装置1的幅宽方向，由远离喇叭口集束器的一端，向靠近喇叭口集束器的一端传动，超细纤维束经过喇叭口集束器进一步集束后被输送至收集装置。冷却集束装置采用第二种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，喇叭口集束器设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的超细纤维6进行集束得到超细纤维束；所述超细纤维束经过纤维通道10被输送至收集装置。

使用时，首先将PET放入烘箱内在120℃下烘10-12h，PET粒料进入熔喷装置的料斗后，经过螺杆挤出机熔融，计量泵定量后从喷丝板喷丝，螺杆挤出机四个区的温度分别为270℃，270℃，280℃，280℃，喷出的PET超细纤维首先在两侧的热风下进行快速拉细牵伸，热风温度为220℃，热风压力为0.5MPa，纤维被热风牵伸后，在冷风箱2中由冷侧吹风进一步冷却，冷风箱2设置在距喷丝板下方5cm处，冷风箱2宽度比喷丝板宽10％，高40cm，厚15cm。冷风风温8℃，冷却风流量为15000m³/h，冷却风压为1500Pa，风速在2m/s。冷却集束装置采用第一种实施方式时，经冷却的超细纤维依次落在沿着纤网幅宽方向行进的帘网接收装置3上，超细纤维互相叠合预集束，并经过与帘网接收装置3相连的喇叭口集束器进一步集束得到超细纤维束，冷却集束装置采用第二种实施方式时，超细纤维直接进入喇叭口集束器，在喇叭口集束器的负压抽吸作用下，超细纤维被集束得到超细纤维束，超细纤维束经油轮7上油，导丝装置5牵引，最后由卷绕筒子8收集得到PET熔喷超细纤维束，且PET纤维的平均直径为4μm。

实施例4

一种利用熔喷法制备超细纤维束的装置，熔喷装置的料斗与螺杆挤出机管道相连，计量泵连接螺杆挤出机和熔喷模头，热风分布在喷丝孔两侧，冷却集束装置采用第一种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，帘网接收装置3则在冷侧吹风下方，喇叭口集束器以一定角度水平放置于帘网行进方向，帘网接收装置3沿着熔喷装置1的幅宽方向，由远离喇叭口集束器的一端，向靠近喇叭口集束器的一端传动，超细纤维束经过喇叭口集束器进一步集束后被输送至收集装置。冷却集束装置采用第二种实施方式时，冷风箱2设置在熔喷模头的喷丝板下方，喇叭口集束器设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的超细纤维6进行集束得到超细纤维束；所述超细纤维束经过纤维通道10被输送至收集装置。

使用时，首先将PET放入烘箱内在120℃下烘10-12h，PET粒料进入熔喷装置的料斗后，经过螺杆挤出机熔融，计量泵定量后从喷丝板喷丝，螺杆挤出机四个区的温度分别为270℃，270℃，280℃，280℃，喷出的PET超细纤维首先在两侧的热风下进行快速拉细牵伸，热风温度为220℃，热风压力为0.5MPa，纤维被热风牵伸后，在冷风箱2中由冷侧吹风进一步冷却，冷风箱2设置在距喷丝板下方5cm处，冷风箱2宽度比喷丝板宽10％，高40cm，厚15cm。冷风风温8℃，冷却风流量为15000m³/h，冷却风压为1500Pa，风速在2m/s。冷却集束装置采用第一种实施方式时，经冷却的超细纤维依次落在沿着纤网幅宽方向行进的帘网接收装置3上，超细纤维互相叠合预集束，并经过与帘网接收装置3相连的喇叭口集束器进一步集束得到超细纤维束，冷却集束装置采用第二种实施方式时，超细纤维直接进入喇叭口集束器，在喇叭口集束器的负压抽吸作用下，超细纤维被集束得到超细纤维束，超细纤维束经油轮7上油，导丝装置5牵引，最后经切断机9切断成规定长度的PET熔喷超细纤维。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。