一种利用熔喷超细纤维进行环锭纺纱的装置和方法与流程

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本发明涉及纤维制造领域，具体涉及一种利用熔喷超细纤维进行环锭纺纱的装置和方法。

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。超细纤维束是无数根超细纤维的集合体，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。

现有的利用超细纤维纺纱的方法只是简单的将超细纤维添加到长丝或者纱线表面，形成微纳米纤维纱线。而由于超细纤维强力低、纤维脆，若在加捻前就经过搓辊机构等的搓辊，只是简单的覆盖在长丝或纱线表面上摩擦抱合作用不强的超细纤维容易被破坏；而且尽管纱线表面有超细纤维，但由于只有外层为超细纤维，最终得到的纱线的比表面积的提升是有限的，抗菌、隔热、吸声、过滤吸附等功能的效果也是有限的；再者超细纤维为短纤维，将其包覆在长丝或纱线表面加捻形成的纱线毛羽多、条干不匀。

技术实现要素：

本发明针对上述存在的问题，提出了一种利用熔喷超细纤维进行环锭纺纱的装置和方法，有效提高了熔喷超细纤维纺纱的质量。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种利用熔喷超细纤维进行环锭纺纱的装置，包括熔喷装置、冷却集束装置、加捻装置和环锭纺纱装置；

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熔喷超细纤维进行冷却和集束；

所述加捻装置用于对集束后的熔喷超细纤维进行加捻，并将加捻后的熔喷超细纤维输送至环锭纺纱装置；

所述环锭纺纱装置用于利用环锭纺纱方法将熔喷超细纤维纺制成超细纤维纱线。

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的喷丝口下方，用于对熔喷装置喷出的熔喷超细纤维进行冷却，所述第一集束装置设置在冷风箱下方，用于对冷却后的熔喷超细纤维进行集束；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，所述冷风箱上表面与熔喷装置中熔喷模头的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模头喷出的熔喷超细纤维，冷风通过出风口吹向熔喷装置喷出的熔喷超细纤维；

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，所述环锭纺纱装置包括导丝口、前罗拉、导丝钩和管筒。

超细纤维直接经导丝口、前罗拉、导丝钩，穿过钢丝圈，由管筒收集，可纺制低至0.1tex的纯超细纤维纱线；

进一步的，所述环锭纺纱装置还包括纱线喂入装置，用于将纱线从导丝口喂入前罗拉。

制造包芯纱时，芯纱需要经过导丝口再进入前罗拉，包覆纱直接进入前罗拉。当熔喷超细纤维作为芯纱时，熔喷超细纤维经过集束装置集束后，经过导丝口再进入前罗拉，纱线喂入装置直接将短纤纱或长丝喂入前罗拉，进行环锭纺纱得到超细纤维在里，短纤纱或长丝在外的包芯纱；当熔喷超细纤维作为包覆纱时，熔喷超细纤维经过集束装置集束后，直接进入前罗拉，纱线喂入装置将短纤纱或长丝通过导丝口喂入前罗拉，进行环锭纺纱得到熔喷超细纤维在外，短纤纱或长丝在里的包芯纱。

一种利用熔喷超细纤维进行环锭纺纱的方法，包括以下步骤：

步骤S1、熔喷装置制备熔喷超细纤维，并将熔喷超细纤维输送至冷却集束装置；

步骤S2、冷却集束装置对熔喷装置喷出的熔喷超细纤维进行冷却和集束；

步骤S3、加捻装置对集束后的熔喷超细纤维进行加捻，并将加捻后的熔喷超细纤维输送至环锭纺纱装置；

步骤4、环锭纺纱装置利用环锭纺纱方法将熔喷超细纤维纺制成超细纤维纱线。

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：冷风箱对熔喷超细纤维进行冷却，冷却后的熔喷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，熔喷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；第二集束装置对熔喷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熔喷超细纤维进行冷却，所述第一集束装置对冷却后的熔喷超细纤维进行集束；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。

本发明的有益效果为：本发明对常规熔喷法进行了改进，通过增加冷侧吹风加速熔喷超细纤维的冷却，使纤维在完全冷却的情况下收集，避免超细纤维间的粘结，也可防止纤维在较高温度下发生解取向，熔喷超细纤维保留了一定的取向度，纤维强力提高。同时，将帘网由传统制备无纺布的垂直于熔喷模头幅宽方向移动改为沿着熔喷模头幅宽方向移动，或者在对熔喷超细纤维冷却后直接进行集束，可直接制得直径能达到1～5μm的超细纤维束，本发明将传统的环锭纺纱工艺应用到超细纤维上，将熔喷超细纤维纺成纱线。因为熔喷超细纤维为超细短纤维，纱线强力低，因此在纺纱前经过集束和加捻处理，加捻后的纤维束具有一定的抱合摩擦，拥有很好的强力，再经过前罗拉时不易被破坏；而且本发明是将熔喷超细纤维直接纺成纱线或纺成包芯纱，因而熔喷纤维含量高，具有较高的比表面积，较低的细度和质量，拥有很好的隔热、吸声、过滤吸附等功能；再者纤维间由于具有较好的抱合摩擦，纺成的纱线毛羽少、条干好。

附图说明

图1为冷却集束装置采用第一种实施方式时的装置结构示意图；

图2为冷却集束装置采用第二种实施方式时的装置结构示意图；

图3为装置的侧吹风系统结构示意图；

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；41、第一集束装置；42、第二集束装置；5、环锭纺纱装置；6、熔喷超细纤维；7、加捻装置；8、纤维通道；21、风道；22、箱体；23、多孔板；24、阻尼网；25、导流板；51、前罗拉；52、导丝钩；53、管筒；54、纱线喂入装置；55、导丝口

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和图2所示，一种利用熔喷超细纤维进行环锭纺纱的装置，包括熔喷装置1、冷却集束装置、加捻装置7和环锭纺纱装置5；

所述熔喷装置1用于制备熔喷超细纤维6，并将熔喷超细纤维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；

所述加捻装置7用于对集束后的熔喷超细纤维6进行加捻，并将加捻后的熔喷超细纤维6输送至环锭纺纱装置5；

所述环锭纺纱装置5用于利用环锭纺纱方法将熔喷超细纤维6纺制成超细纤维纱线。

如图1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42；

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42；所述第二集束装置42的入口面对帘网接收装置3，第二集束装置42的出口远离帘网接收装置3；

所述帘网接收装置3沿着熔喷装置1中熔喷模头的幅宽方向，由远离第二集束装置42的一端，向靠近第二集束装置42的一端传动。

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

如图2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41；所述冷风箱2设置在熔喷装置1的喷丝口下方，用于对熔喷装置1的喷出的熔喷超细纤维6进行冷却，所述第一集束装置41设置在冷风箱2下方，用于对冷却后的熔喷超细纤维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8被输送至加捻装置7。所述纤维通道8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41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熔喷超细纤维均可进入第一集束装置41进行集束。

所述冷风箱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1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3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％，单个孔直径范围为1-3mm，所述多孔板(23)的数量为1-3块，且平行放置在箱体内；

所述箱体为一侧设置有出风口的长方体结构，所述出风口面对熔喷装置1喷出的熔喷超细纤维6，冷风通过出风口吹向熔喷装置1喷出的熔喷超细纤维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41和第二集束装置42均采用喇叭口集束器，所述喇叭口集束器纵截面呈喇叭形，所述集束装置4还连接抽吸装置。

所述环锭纺纱装置5包括导丝口55、前罗拉51、导丝钩52和管筒53。

所述环锭纺纱装置5还包括纱线喂入装置55，用于将纱线从导丝口54喂入前罗拉51。

一种利用熔喷超细纤维进行环锭纺纱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、熔喷装置1制备熔喷超细纤维6，并将熔喷超细纤维6输送至冷却集束装置；

步骤S2、冷却集束装置对熔喷装置1喷出的熔喷超细纤维6进行冷却和集束；

步骤S3、加捻装置7对集束后的熔喷超细纤维6进行加捻，并将加捻后的熔喷超细纤维6输送至环锭纺纱装置5；

步骤4、环锭纺纱装置5利用环锭纺纱方法将熔喷超细纤维6纺制成超细纤维纱线。

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42；所述步骤S2具体为：冷风箱3对熔喷超细纤维6进行冷却，冷却后的熔喷超细纤维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，熔喷超细纤维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42内；第二集束装置42对熔喷超细纤维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41；所述步骤S2具体为：所述冷风箱对熔喷装置1的喷出的熔喷超细纤维6进行冷却，所述第一集束装置41对冷却后的熔喷超细纤维6进行集束；且所述第一集束装置41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。

以下采用实施例的方式对本发明进行说明，以下所有实施例中，集束装置4均采用喇叭口集束器。

以下采用实施例的方式对本发明进行说明。

实施例1

一种利用超细纤维进行环锭纺纱的方法，包括以下步骤：

(1)制备超细纤维：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出，螺杆挤出机四区温度分别为260℃，260℃，270℃，270℃。喷出的熔喷超细纤维首先在两侧的热风下进行快速牵伸拉细，热风温度为220℃，热风压力为0.5MPa，熔喷速度为10m/min。纤维被热风牵伸后，在冷风箱中冷却，冷却风温度为8℃，冷却风流量为15000m³/h，冷却风压为1500Pa，风速在2m/s，所得超细纤维平均直径为1μm。

(2)对熔喷超细纤维进行冷却和集束：冷却集束装置采用第一种实施方式时，熔喷超细纤维被帘网接收装置收集后进入喇叭口集束器，在喇叭口集束器中进行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，熔喷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，熔喷超细纤维被集束得到超细纤维束，超细纤维束经过纤维通道，继而进入加捻装置；