一种熔喷布及其成布工艺和成布方法与流程

本发明涉及一种非织造布的技术领域，具体涉及一种熔喷布及其成布工艺和成布方法。

背景技术：

目前熔喷法非织造布生产分为以模宽为成品宽度的固定式熔喷成卷设备和以接收器(或喷头)往复运动距为宽度的成卷设备。往复成卷的工艺和设备上海嘉荣滤材有限公司已有相关发明专利(专利号zl200510028590x)。现将上述成布方式分为模宽型和往复型，这两种方式都有利弊，模宽型是目前运用最广的生产方式，其产品克重，纤细，阻力的均匀度是由高温高压的牵伸气流和高温高压的熔体挤出温度，压力和流量在模宽范围内的均匀度决定。因此只要有微小的温度，压力和流量的差异就会造成横向均匀度误差>5％。此种设备是引进技术，很多国内的设备制造厂缺少相应的优质材料和加工设备，在工艺控制上缺少精准的闭环系统，所以熔喷生产厂家难以制造优质产品，大多是依靠有经验的生产工人来调整工艺维持正常生产。而往复成卷熔喷设备虽然克服了横向均匀度的问题，但因往复次数固定不变，网速根据产品克重调整，特别是在生产低克重产品和高产量时会造成网面有漏喷和重叠现象，设备的折返时的加减速和卡顿造成高边、扭边使原料损耗高(在15％左右)，设备使用周期短，故障率多，车间噪音大，工作环境差和用工多从而抵消了均匀度(误差小于2％)的优势。大多企业小机台生产都缺少换网器，计量泵和闭环控制又是多机台生产所以大定单的质量稳定性很差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种纤维丝更细更均匀，可以一层、二层、三层叠合、更均匀的多层复合熔喷布。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种熔喷布，由条状纤维网铺设而成，至少包括一层、二层或更多层的条状纤维网均匀铺设粘合而成，条状纤维网隔固定长度以固定的折返角α折返、错位折叠、斜向梯度叠合而成所述熔喷布，每层的拼缝宽度为喷头有效孔宽并错网层咬合。

优选的，单层条状纤维网拼缝宽度为h，所述固定长度为往复距l，折返角α＝2tan(网宽h/2/往复距l)。

本发明的另一目的在于提供一种能够生产纤维网多层铺设，布质更均匀，同时能使用低融指原材料生产熔喷布成布的工艺。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种熔喷布成布工艺，包括原料加料装置、螺杆挤出机、与螺杆挤出机连接的喷头，与喷头配合的送气装置和位于喷头的喷丝接收位的接收网，接收网安装在可横向往复移动的往复车上，经由螺杆挤出机至喷头形成料道，原料在螺杆内加热有自适应梯度加温段设置至少一组压力与螺杆推力的压力闭环控制系统，和至少一组温度与螺杆加热器的温度闭环控制系统，螺杆挤出机的出料设置至少一路熔喷线路，每条熔喷线路至少包括一个或两个或三个喷头，每条熔喷线路设置计量泵单元有熔体压力传感器精准计量出料量，并输送至各喷头，熔料经由各喷头在送气装置的恒定高压和高温度热风的夹持下被牵伸成2～5微米的细丝；细丝喷涂至接收网上形成熔喷布。

优选的，经由螺杆挤出机至喷头的料道内设置过滤网，用于过滤熔料杂质，将料道分为料道前段和料道后段。

优选的，料道前段内设置第一压力传感器和第一温度传感器，第一压力传感器与螺杆电机的驱动系统形成第一压力闭环控制，第一温度传感器与螺杆加热器形成第一温度闭环控制。

优选的，计量泵设置于料道后段，各熔喷线路的计量泵与喷头之间设置第二熔体压力传感器，第二熔体压力传感器与计量泵单元的电机驱动系统形成第二压力闭环控制，稳定挤出量。

优选的，料道后段为输料保温段，输料保温段设置第二熔体温度传感器，提供温度信号，使熔体在保温段能按设定比例进行保温控制。

优选的，送气装置包括提供高压热风的罗茨风机和空气加热炉，并通过侧压仪和温湿度仪经plc及上位机采集反馈信号闭环控制，使牵伸热空气的温度、压力、流量通过前级罗茨风机的进风温湿度、风机转速及二级空气加热炉的功率闭环调节。

优选的，对应喷头的接收网的内侧设置吸风口，吸风口连接引风机，引风管道内设置负压探头，负压探头的输出信号与引风机的驱动形成闭环控制。

优选的，往复车的驱动采用了直线电机并将其往复速度和成网线速度锁定，其锁定值是往复距和二分之一喷丝孔宽度的函数值。

优选的，接收网包括被接收辊撑起的竖直网面和水平网面，喷头对准所述竖直网面和/或所述水平网面，其各喷头的喷射距可按需调整。

本发明的又一目的在于提供一种新的熔喷布成布方法，该方法能够使纤维网多层铺设，产品质地更均匀。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种熔喷布成布方法，包括以下步骤：一台熔融挤出机将喷丝原料和辅料通过大料斗和辅料添加螺杆添加进入螺杆挤出机，原辅料在螺杆加热器的自适应梯度加温段升温软化后向前推进，其推力大小由过滤网前的第一压力传感器控制螺杆电机的驱动系统，通过齿轮箱转动螺杆提供推力，在螺杆出料处有第一温度传感器提供精准的温度信号，控制螺杆加热器形成闭环料温；在原辅料通过多个计量泵送出到不同位置喷头的喷丝孔时，在喷头上有第二熔体压力传感器，设定计量泵的挤出压力和计量泵电机形成闭环稳定挤出量，第二熔体温度传感器提供温度信号对熔体在保温段能按设定比例进行保温控制，在熔体控制上对温度控制和压力控制的两组数据进行优化，就能使熔体从喷头小孔挤出的细丝，在恒定高压和高温度热风的夹持下被牵伸成2～5微米的细丝，细丝喷射到装在往复车的接收网上，在喷射的同时，往复车横向往复移动，带动接收网往复移动，使得喷出的高分子聚合物在接收网上形成一定宽度的两成或四层或六层或更多层的成网纤维，在接收网上形成的成网纤维由安装在往复车上的衡张力卷取辊进行卷曲。

优选的，恒定高压和高温度热风是由罗茨风机的变频控制、测压仪、温湿度仪及空气加热炉加温，经plc及上位机采集反馈信号闭环控制，使牵伸压力和温度的恒定输出不会因早晚的气温湿度变化而波动。

优选的，还包括安装在接收网内侧的吸风降温装置，通过负压信号与吸风控制装置的闭环调控排除刚形成的成网纤维多余热量和调整成品阻力的步骤。

优选的，还包括同一熔喷线路的不同喷头各自喷涂，在往复运动的接收网上多个喷头均匀叠加的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用了高精度工艺分段闭环控制，采用加热分段梯度自适应，温度、压力多方位分段与调控系统闭环控制，使工艺根据环境温湿度、原辅料性能变化高精度调控，并跟据过滤网前后杂质的增减而造成的压差变化，闭环修正参数使其出丝保持稳定，进而使出丝更均匀更细化，使生产多层复合熔喷布成更加简单易控。

本发明的产品特殊的多层成布方式使布面比原有往复式更加均匀，其纵向克重误差≤1％，横向阻力误差≤1％，原料损耗≤4％，而且成品幅宽在1/2设备行程间可任意调整，解决了因产品宽度而造成的幅宽损耗。

附图说明

图1为本发明实施例熔喷布成布工艺结构及流程示意图；

图2为熔喷布成布工艺的一组两线四喷设备配置示意图；

图3为熔喷布成布工艺的一组两线多喷设备配置示意图；

图4为本发明的多层复合熔喷布的结构示意图；

图中：1-原料加料装置，11-大料斗，12-辅料添加螺杆，2-螺杆挤出机，21-螺杆加热器，22-过滤网，23-料道前段，24-料道后段，3-喷头，31-下喷头，32-上喷头，4-送气装置，41-罗茨风机，42-空气加热炉，43-侧压仪，44-温湿度仪，5-接收网，51-竖直网面，52-水平网面，6-往复车，7-第一压力传感器，8-第一温度传感器，9-第二熔体温度传感器，10-第二熔体压力传感器，101-计量泵，102-上负压吸风口,103-下负压吸风口，104-上负压探头，105-下负压探头，106-上引风机，107下引风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种熔喷布成布工艺，包括原料加料装置1、螺杆挤出机2、与螺杆挤出机2连接的喷头3，与喷头3配合的送气装置4和位于喷头3的喷丝接收位的接收网5，接收网5安装在可横向往复移动的往复车6上，经由螺杆挤出机2至喷头3形成料道，原辅料在螺杆加热器21处的料道内设置为自适应梯度加温段，在原辅料升温软化后向前推进，螺杆挤出机2出料处设置过滤网22，用于过滤熔料杂质，将料道分为料道前段23和料道后段24，料道前段23为螺杆升温融熔温度段，料道后段24为输料保温段。

料道前段23的螺杆挤出机2出料处设置第一压力传感器7和第一温度传感器8，第一压力传感器7与螺杆电机的驱动系统形成第一压力闭环控制，第一温度传感器8与螺杆加热器形成第一温度闭环控制。输料保温段设置第二熔体温度传感器9，提供温度信号，使熔体在保温段能按设定比例进行保温控制。

螺杆挤出机2的出料设置一路熔喷线路，两个喷头3，熔喷线路设置计量泵101单元精准计量熔料量，并输送至各喷头3，计量泵101设置于料道后段24，计量泵101与喷头3之间设置第二熔体压力传感器10，第二熔体压力传感器10与计量泵101的电机驱动系统形成第二压力闭环控制，稳定挤出量。

在生产中对熔体压力的闭环控制分过滤网22前后两段，并会跟据过滤网22杂质的增加而造成压差变化时闭环自动修正参数使其出丝保持稳定。熔体温度的闭环控制和压力闭环一样分段，即螺杆升温融熔温度段和输料保温段，螺杆升温融熔温度段按螺杆的挤出方向，是由小到大设定梯度值。并由可控硅控制其电压(或电流)值恒功率加热螺杆各工作区段，使熔体温度稳定并能随压力变化而修正。在输料保温段的加温是以各段的需求温度，按比例自动跟踪模头熔体温度并设定相应的比值。从而使熔体在输送通道中保持通过滤网前的状态，同样在压力变化时输料保温段温度也会闭环自行微调。

送气装置4包括提供高压热风的罗茨风机41和空气加热炉42，并通过侧压仪43和温湿度仪44经plc及上位机采集反馈信号闭环控制，使牵伸热空气的温度、压力、流量通过前级罗茨风机41的进风温湿度、风机转速及二级空气加热炉42的功率闭环调节。该设备使用的牵伸热空气的温度、压力、流量，是通过前级罗茨风机41进风温湿度，风机转速及二极精密空气加热炉42的功率闭环调节的，同时对产品阻力值的检测值跟踪修正。

接收网5包括被接收辊撑起的竖直网面51和水平网面52，下喷头31对准竖直网面51，上喷头32对准水平网面52。纤维在成网时对应喷头位的接收网5后有和喷头3长宽相仿的负压吸风口，其目的在于让喷射到网面的热态纤维快速冷却，提高细纤的等规度，降低产品阻力，如图1中，上负压吸风口102和下负压吸风口103是紧贴成网帘的，管内有上负压探头104和下负压探头105并输出信号控制上引风机106和下引风机107，稳定上、下口设定负压。

接收网5的成网负压的闭环控制会跟据产品测试值的误差自动修正，以使产品阻力值和送气装置4的闭环控制一起跟踪修正，使产品的阻力波动在±2％以内。

为解决往复车匀速运动和快速折返的问题，往复车6采用电磁转换的双动子直线电机，其匀速段在95％以上，使成品率从85％提高到95％，也消除了高边产生。因直线电机是靠电磁转换来折返的，无机械闯击，停顿，延时等弊端，结合自动换网车，既改善了生产环境又为实现自动化换卷。

在控制程序中将往复车6的往复速度和成网线速度锁定，其锁定值是往复距和二分之一喷丝孔宽度的函数值，喷头在接收网5上投影的路程差为△s，△s＝(喷头孔距/喷头数)*整数倍；喷头孔距的有效距离为300～500mm，选定过窄影响产量，过宽影响品质，因为超过500mm的喷头孔距其网面均匀性难以控制。以熔喷线路包括上下两个喷头为例进行实验，实验结果如表1所示，具体为往复距1.9米，喷头孔距0.45米*2时往复速度和成网线速度关系及挤出量和产品克重的实验数据。

表1

实验结论：

1.网速和往复速系数＝1/2喷头孔距/往复距＝0.25/1.9/＝0.13157；

即：网速*0.13157＝往复速度，

往复次数＝2*往复距/网速；

2.在细纤构成一定宽度的薄网从上喷头32和下喷头31送向往复车6的接收网5时，接收网5随双动子直线电机根据网速的设定系数往复，该设定系数是由网面的折返角α决定，在网复距和喷头孔距固定后网面的折返角α就确定了；

3.当螺杆挤出机2的挤出量不变时，放慢网速增加产品平方克重时往复速度会随之降低，反之也相同；

4.设定系数确定后调整网速不会改变拼缝的状态，即不会改变网面的折返角α。

如图2所示，本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例一套4头螺杆挤出机2，配置4喷头机架，配套两路熔喷线路，两套直线成卷往复车6，每路熔喷线路各配置上喷头32和下喷头31，两套上喷头32共用一套送气装置和一套上引风机106，两套下喷头共用一套送气装置和一套下引风机107。用于生产两线二层的熔喷布产品，效率高，产量大。

如图3所示，本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例一套多头螺杆挤出机2，配置多喷头机架，配套两路熔喷线路，两套直线成卷往复车6，每路熔喷线路各配置两个下喷头31和一个上喷头32，接收网5包括被接收辊撑起的竖直网面51和水平网面52，两个下喷头31对准竖直网面喷射，一个上喷头32对准水平网面喷射。用于生产两线两层的熔喷布产品，效率高，产量大，产品均匀度高。

本实施例熔喷布成布方法为：一台熔融挤出机将喷丝原料和辅料通过大料斗11和辅料添加螺杆12添加进入螺杆挤出机2，原辅料在螺杆加热器21的自适应梯度加温段升温软化后向前推进，其推力大小由过滤网22前的第一压力传感器7控制螺杆电机的驱动系统，通过齿轮箱转动螺杆提供推力，在螺杆出料处有第一温度传感器8提供精准的温度信号，控制螺杆加热器21形成闭环料温；在原辅料通过多个计量泵101送出到不同位置喷头的喷丝孔时，在喷头上有第二熔体压力传感器10，设定计量泵101的挤出压力和计量泵电机形成闭环稳定挤出量，第二熔体温度传感器9提供温度信号对熔体在保温段能按设定比例进行保温控制，在熔体控制上对温度控制和压力控制的两组数据进行优化，就能使熔体从喷头3小孔挤出的细丝。送气装置4的恒定高压和高温度热风是由罗茨风机41的变频控制、测压仪43、温湿度仪44及空气加热炉42加温，经plc及上位机采集反馈信号闭环控制，使牵伸压力和温度的恒定输出不会因早晚的气温湿度变化而波动，在恒定高压和高温度热风的夹持下被牵伸成2～5微米的细丝，细丝喷射到装在往复车6的接收网5上，在接收网5内侧的吸风降温装置，通过负压信号与吸风控制装置的闭环调控排除刚形成的成网纤维多余热量，同一熔喷线路的不同喷头3各自喷射，在喷射的同时，往复车6横向往复移动，带动接收网5往复移动，使得喷出的高分子聚合物在接收网上形成一定宽度的一层，两层或更多层的成网纤维，在接收网上形成的成网纤维由安装在往复车上的衡张力卷取辊进行卷取。

本实施例采用了高精度工艺分段闭环控制，采用加热分段梯度自适应，温度、压力多方位分段与调控系统闭环控制，使工艺根据环境温湿度、原辅料性能变化高精度调控，并跟据过滤网前后杂质的增减而造成的压差变化，闭环修正参数使其出丝保持稳定，进而使出丝更均匀更细化，使生产多层复合熔喷布成为可能。本实施例的产品特殊的多层成布方式使布面比原有往复式更加均匀，其纵向克重误差≤1％，横向阻力误差≤1％，原料损耗≤4％，而且成品幅宽在1/2行程到全程间可任意调整，解决了因产品宽度而造成的幅宽损耗。

本发明使生产多层复合熔喷布成为简单易行单网喷头数就是产品层数，能与目前双m和多m的熔喷生产线相比，多层成布方式使布面比原有往复式更加均匀。

如图4所示，以6喷头熔喷布成布工艺及方法生产的一种多层复合熔喷布，由条状纤维网铺设而成，包括六层的条状纤维网均匀铺设粘合而成，喷头孔距等于网宽h，第一个下喷头从1层网起处开始喷射，在往复车的移动过程中形成第一层条状纤维网，往复距l为1860mm，折返距le＝30mm,成品宽la(匀速段)＝往复距l-2*折返距＝1800mm。往复车回程，第一个下喷头的喷射从2层网回处折回，形成部分重叠的第二层条状纤维网，折返角α＝2tan(网宽h/2/往复距l)。该布每层的布面拼缝宽度为：喷丝孔宽度减去网面宽度。第二个下喷头从距1层网起的喷头孔距/3处作为3层网起处开始喷射，在往复车的移动过程中形成部分第三层条状纤维网，往复车回程，第二个下喷头的喷射从4层网回处折回，形成部分重叠的第四层条状纤维网，喷头孔距/3为第一层与第三层的拼缝宽度。同理，上喷头从5层网起处开始喷射，在往复车的移动过程中形成部分第五层条状纤维网，往复车回程，上喷头的喷射从6层网回处折回，形成部分重叠的第六层条状纤维网。以此类推，喷头条状纤维网隔往复距l以固定的折返角α折返、错位折叠、斜向梯度叠合而成多层均匀的熔喷布，每层的拼缝宽度为单层条状纤维网的铺设宽度。相邻的相间层的拼缝宽度＝(喷头孔距/喷头数)*整数倍，拼缝宽度一致布面均匀度好。

需要说明的是，可以将本发明的plc与上位机自动控制系统接入因特网(internet)和运用ai(人工智能与大数据)使数据能达到需要的产品指标，自动修正和远程监控，实现与物联网快速对接。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。