高效低阻纺粘非织造滤料、及其生产设备和制造方法
【专利摘要】本发明所述的高效低阻纺粘非织造滤料，包括从上到下依次设置的至少四排丝，包括：起粗滤作用第一排丝，其纤度为2.5～3.5dtex；起精过滤作用第二排丝，其纤度为0.5～1.5dtex；起到骨架作用和增挺作用的第三排丝，其纤度为10～15dtex；起到透气和良好粘合作用第四排丝，其纤度为5～7dtex，灵活地调整非织造布中各排丝的纤度，使之能达到较高过滤效率的同时也具有较高的透气性，过滤阻力小，过滤周期长。与常规的纺粘非织造过滤材料相比，产品的各层的纤度不同，具有良好的梯度过滤效果。在具备良好的过滤精度的同时具有良好的透气性，过滤阻力小，过滤周期长。
【专利说明】高效低阻纺粘非织造滤料、及其生产设备和制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于非织造布生产【技术领域】，具体的说，涉及高效低阻纺粘非织造滤料、及其生产设备和制造方法。
【背景技术】
[0002]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:
[0003]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带上，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。
[0004]纺粘非织造布其中一大用途为过滤材料，可以广泛应用于液体过滤、空气过滤等领域。
[0005]作为滤材使用的纺粘非织造布的过滤精度不高，透气度偏小，使用周期较短。
[0006]现有的作为滤材使用的纺粘非织造布克重一般在150?260g/m2，单丝纤度一般在1.5?4dtex之间。由于产品克重较高，单丝纤度较小，所以产品的透气度偏低，使用周期较短。若提高单丝纤度，产品透气度虽然有所提高，但是过滤精度又会下降。
【发明内容】
[0007]本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种效低阻纺粘非织造滤料、及其生产设备和制造方法，针对纺粘非织造布过滤材料的缺点，通过在非织造布上采用不同纤度的纤维进行组合，在过滤的迎风面采用纤度较小的纤维，起到较好的过滤精度作用；在过滤的背风面采用纤度较大的纤维，起到较好的透气和增加产品挺度的作用，使得过滤阻力较低。通过不同纤维的组合，开发出一种具有较高的透气度和较高的过滤精度统一的产品，有效提高了纺粘非织造过滤材料的过效率果及使用寿命。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]高效低阻纺粘非织造滤料，包括从上到下依次设置的至少四排丝，包括:
[0010]起粗滤作用第一排丝，其纤度为2.5?3.5dtex ；
[0011]起精过滤作用第二排丝，其纤度为0.5?1.5dtex ；
[0012]起到骨架作用和增挺作用的第三排丝,其纤度为10?15dtex ；
[0013]起到透气和良好粘合作用第四排丝，其纤度为5?7dtex。
[0014]高效低阻纺粘非织造滤料的生产设备，包括依次顺序连接的预结晶器、干燥塔、螺杆挤压机、过滤器、熔体静态混合器、至少两个纺丝箱体、牵伸器喷头、摆丝器以及成网机，所述纺丝箱体包括计量泵、喷丝板、缓冷加热器和侧吹风装置，所述计量泵连接喷丝板，所述喷丝板设有至少两种直径的喷丝孔，所述喷丝板的下方对应所述喷丝孔设有缓冷加热器。
[0015]进一步，所述缓冷加热器包括若干保温块，所述保温块内设置有加热棒，所述加热棒连接温度调节装置，所述纺丝箱体在所述缓冷加热器下方设有侧出风装置，所述螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水。
[0016]进一步，所述熔体静态混合器由若干个不同旋向的扭旋叶片连接而成。
[0017]进一步，所述纺丝箱体为两个，所述喷丝孔为两种直径的喷丝孔，共四种直径的喷丝孔，所述喷丝孔的直径分别为0.2、0.3、0.48和0.52，其孔数分别为80、72、48和16，孔的长径比L/D分别为3.2,3.5,3.8和4.0。
[0018]高效低阻纺粘非织造滤料的制造方法，
[0019]a)预结晶、干燥步骤:将聚和物切片输送到预结晶器进行加热、预结晶，之后，在热空气的吹送下进入干燥塔内进行干燥处理；
[0020]b)熔融、纺丝步骤: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，在重力的作用落到螺杆挤出机里进行熔融，经过熔体过滤器过滤，过滤后的熔体被输送到至少两个纺丝箱体内，每个纺丝箱体设置至少两排喷丝孔，通过计量泵传动装置的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件的喷丝孔，经过缓冷后的熔体细流在侧吹风的作用下，冷却成为纤维长丝；
[0021]c)高速气流牵伸步骤:每个纺丝组件下方的牵伸喷头向下喷射形成高速气流,纤维在高速气流的作用下被加速，限制在牵伸管内；出牵伸管后的纤维束在摆丝器的作用下铺设成均匀的纤网。
[0022]进一步，所述缓冷加热器的温度控制在320_200°C之间。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]本发明所述的高效低阻纺粘非织造滤料、及其生产设备和制造方法，灵活地调整非织造布中各排线的纤度，使之能达到高过滤效率的同时也具有较高的透气性，过滤阻力小,过滤周期长。
[0025]本发明的细纤维的最小纤度可以达到0.5dtex，而最粗的纤维的纤度为15dtex，均远远超于国内同类产品。
[0026]与常规的纺粘非织造过滤材料相比，产品的各层的纤度不同，具有良好的梯度过滤效果。在具备良好的过滤精度的同时具有良好的透气性，过滤阻力小，过滤周期长。
[0027]具有以上优点是因于产品采用不同纤度的纤维组合，而不是常规产品中采用单一的纤度的纤维结构。同时，纤维中最小纤度达到了 0.5dtex,比现有的2.0dtex左右的纤维的过滤精度大大提高。而纤维中最大的纤度又达到了 15dtex，远超常规的纤维的纤度，使得产品具有良好的挺度和透气性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中:[0029]图1是本发明所述高效低阻纺粘非织造滤料的生产设备组成图；
[0030]图2是静态混合器的结构剖视图；
[0031]图3是缓冷加热器的俯视图；
[0032]图4是缓冷加热器的主视图；
[0033]图5是牵伸喷头的结构示意图。
[0034]图中，I——储料罐；2——预结晶器；
[0035]3—干燥塔；4—螺杆挤出机；
[0036]5—过滤器；6—静态混合器；
[0037]7-纺丝箱体； 8-计量泵；
[0038]9——缓冷加热器；10——侧吹风装置；
[0039]11——牵伸喷头； 12——摆丝器；
[0040]13—成网机；14—下吸风装置；
[0041]15——加固装置； 16——牵伸管；
[0042]17——卷绕机；18——保温块；
[0043]19——加热棒。
【具体实施方式】
[0044]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045]高效低阻纺粘非织造过滤材料的生产工艺流程如下所示:
[0046]聚合物切片一气流输送一预结晶一干燥一熔体纺丝一缓冷加热——气流牵伸一摆丝成网一加固成布一分切卷绕。
[0047]参阅图1，本发明在切片输送上采用的气流输送，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储料罐I。在储料罐I里的湿切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器2里。
[0048]在预结晶器2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2里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在110-160°C。结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔3里。本方案采用的是填充式干燥塔3，切片从干燥塔3的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔3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3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°C。
[0049]含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机4上方的干切片料斗，在重力的作用落到到螺杆挤出机4里。螺杆挤出机4分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-350°C之间，螺杆挤出机4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4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。
[0050]熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器5所过滤，过滤器5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。过滤器5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。
[0051]过滤后的熔体经过熔体管道，在熔体管道内装有熔体静态混合器6，静态混合器6由一组不同旋向的扭旋叶片连接而成，具体如附图2所示。熔体经过静态混合器6后被均匀混合，保证了熔体各处粘度的一致性，有利于纺丝稳定性的提高。熔体经过静态混合器6后进入纺丝箱体7，纺丝箱体7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。熔体过滤器5和纺丝箱体7由联苯蒸气加热，以保证精确控温。过滤器5和箱体温度控制在270?350°C之间。
[0052]本发明的纺丝箱体7共有两个，每个箱体两排丝束，一共四排丝束。通过计量泵8转速和喷丝板的孔数的调整，可以灵活控制每排丝的纤度。
[0053]根据过滤的需要，我们将四排丝的纤度设计如下:
[0054]第一排丝的纤度为2.5?3.5dtex，起粗滤作用；第二排丝的纤度为0.5?
1.5dtex，起精过滤作用；第三排丝的纤度为10?15dtex，起到骨架作用和增挺作用，第四排丝纤度为5?7dtex,起到透气和良好粘合作用。
[0055]从喷丝板小孔挤出的丝束如直室暴露在室温的空气中，其冷却速度会过快导致纤维牵伸困难，造成纺丝断头、飘丝等现象。尤其是纺制0.5?1.5dtex纤度的纤维时会更明显，因此我们在纺制细纤度的喷丝板下方设备了缓冷加热器9，将喷丝板下方的空气加热，缓冷加热器9的温度控制在320-200°C之间。缓冷加热器9的结构如附图3、4所示，缓冷加热器9包括若干保温块18，保温块18内设置有加热棒19，加热棒19连接温度调节装置。
[0056]经过缓冷后的熔体细流在侧吹风装置10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。侧吹风装置10的温度由空调控制，对风的温度与湿度进行精确控制，以此合理控制纺程长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?45°C之间。
[0057]纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件下方的牵伸喷头11去实现的，牵伸喷头11采用的压缩空气，压缩空气经过牵伸喷头11内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头11的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力。参阅图5，纤维在牵伸喷头11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16内，纤维在牵伸管16内最终可被加速至4000-6000m/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，熔体分子在拉伸和冷却的作用下并通过纤维性能活化器的作用，分子高度取向结晶，分子间作用力大大增强，纤维获得了优异的力学性能。
[0058]在纺制10?15dtex的粗纤维时，由粗纤维的比表面积小，受到的牵伸效果变差，采用常规的牵伸器达不到其要求的牵伸效果。采用了高效牵伸喷头11，同时增加了牵伸管16的长度，使得粗纤维得到了有效的牵伸。
[0059]出牵伸管16后的纤维束在摆丝器12的作用下铺设成均匀的纤网。摆丝器12的主要结构是可以高速摆动的若干个摆片，经摆片后丝束被顺利铺设成网，并随着成网机13的运动向前输送，成网机13设置有下吸风装置14，用于从底部吸住纤网，保证成网的稳定性。
[0060]纤网在成网机13的输送下，进入到加固装置15，加固装置15可以采用热轧粘合、针刺、水刺等方法进行加固。纤维经加固后成为具有一定力学性能的纺粘非织造布材料，然后经卷绕机17卷绕成最终成品。
[0061]最后应说明的是:以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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。
【权利要求】
1.高效低阻纺粘非织造滤料，其特征在于，包括从上到下依次设置的至少四排丝，包括: 起粗滤作用第一排丝，其纤度为2.5?3.5dtex ； 起精过滤作用第二排丝，其纤度为0.5?1.5dtex ； 起到骨架作用和增挺作用的第三排丝，其纤度为10?15dtex ； 起到透气和良好粘合作用第四排丝，其纤度为5?7dtex。
2.根据权利要求1所述高效低阻纺粘非织造滤料的生产设备，其特征在于:包括依次顺序连接的预结晶器、干燥塔、螺杆挤压机、过滤器、熔体静态混合器、至少两个纺丝箱体、牵伸器喷头、摆丝器以及成网机，所述纺丝箱体包括计量泵、喷丝板、缓冷加热器和侧吹风装置，所述计量泵连接喷丝板，所述喷丝板设有至少两种直径的喷丝孔，所述喷丝板的下方对应所述喷丝孔设有缓冷加热器。
3.根据权利要求2所述高效低阻纺粘非织造滤料的生产设备，其特征在于:所述缓冷加热器包括若干保温块，所述保温块内设置有加热棒，所述加热棒连接温度调节装置，所述纺丝箱体在所述缓冷加热器下方设有侧出风装置，所述螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水。
4.根据权利要求2所述高效低阻纺粘非织造滤料的生产设备，其特征在于:所述熔体静态混合器由若干个不同旋向的扭旋叶片连接而成。
5.根据权利要求2所述高效低阻纺粘非织造滤料的生产设备，其特征在于:所述纺丝箱体为两个，所述喷丝孔为两种直径的喷丝孔，共四种直径的喷丝孔，所述喷丝孔的直径分别为0.2,0.3,0.48和0.52，其孔数分别为80、72、48和16，孔的长径比L/D分别为3.2,3.5、3.8 和 4.0。
6.根据权利要求1所述高效低阻纺粘非织造滤料的制造方法，其特征在于: a)预结晶、干燥步骤:将聚和物切片输送到预结晶器进行加热、预结晶，之后，在热空气的吹送下进入干燥塔内进行干燥处理； b)熔融、纺丝步骤: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，在重力的作用落到螺杆挤出机里进行熔融，经过熔体过滤器过滤，过滤后的熔体被输送到至少两个纺丝箱体内，每个纺丝箱体设置至少两排喷丝孔，通过计量泵传动装置的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件的喷丝孔，经过缓冷后的熔体细流在侧吹风的作用下，冷却成为纤维长丝； c)高速气流牵伸步骤:每个纺丝组件下方的牵伸喷头向下喷射形成高速气流，纤维在高速气流的作用下被加速，限制在牵伸管内；出牵伸管后的纤维束在摆丝器的作用下铺设成均匀的纤网。
7.根据权利要求6所述高效低阻纺粘非织造滤料的制造方法，其特征在于:所述缓冷加热器的温度控制在320-200°C之间。
【文档编号】B01D39/14GK103638746SQ201310698074
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】李 杰, 周思远, 杨薇, 吕大鹏, 陈让军 申请人:佛山市斯乐普特种材料有限公司