基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构

摘要

本发明公开了基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，包括沿喷丝板输出纤维丝束的输送方向设置有至少一组输送辊，输送辊通过减速电机驱动，输送辊的下方设有沿片状均匀纤维丝束的输送方向持续移动的网帘，在输送辊的输出端设置有一用于对即将下落至网帘上的片状均匀纤维丝束沿网帘的幅宽方向交叉堆叠的纤维网成型机构，输送辊与纤维网成型机构之间设置有对当纤维网成型机构移动时处于倾斜状态的片状均匀纤维丝束进行与纤维网成型机构相反方向横向往复牵拉的倾斜量补偿机构。本发明能够将湿的纤维丝束在网帘上形成均匀片状纤维网，实现湿法成网，有效提高长丝无纺布质量。

说明书

技术领域

本发明属于无纺布生产设备技术领域，特别涉及一种基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构。

背景技术

长丝无纺布因其优异的性能广泛应用于医疗卫生、农业、工业、汽车等领域。长丝无纺布与短纤维无纺布相比，可以使得无纺布更加的薄透，强度更好。目前制备长丝无纺布的制备主要包括纺粘法和湿法纺丝。采用纺粘法制备长丝无纺布，是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后，长丝铺设成网，纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法，使纤网变成无纺布。湿法纺丝的主要工艺步骤是：纺丝液-凝固-水洗-卷绕-集束-拉伸-卷曲-切断-二次水洗-湿开松-干燥-开松-打包。具体工艺流程为：①粘胶的制备；包括浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、过滤、脱泡等工序。②纺丝成形：采用湿法纺丝。粘胶通过喷丝孔形成细流进入含酸凝固浴，粘胶中碱被中和，细流凝固成丝条，纤维素黄酸酯转化再生成纤维素。③后处理：成形后纤维需经过水洗、中和、再水洗、上油、和干燥等后处理加工。

CN 105401332 A公开了一种利用湿法纺丝制备粘胶纤维长丝无纺布的工艺及设备，包括如下步骤：纺丝工艺(1)、纺丝原液的制备；(2)、原液凝固反应，(3)、粘胶纤维成型；(4)、水洗；(5)、烘干：无纺布成型工艺；(6)、铺网：将烘干处理后的初生粘胶纤维丝束均匀分散并铺放在成网机网帘上，形成彼此交叉堆叠的长丝纤网；(7)、水刺加固；(8)、烘干；(9)、收卷。设备由湿法纺丝装置及无纺布成型装置组成。在传统湿法纺丝工艺的步骤中省略相关步骤，直接采用半成品的粘胶纤维长丝进行无纺布的生产，该工艺打破了传统使用成品纤维长丝二次进行无纺布生产的概念，并且有效节约了生产成本，降低了工艺过程中对环境的污染，提高了生产效率。同时CN 105420920 A、CN 105316869 A也公布了基于湿法纺丝技术制备纯海藻纤维、纯壳聚糖纤维长丝无纺布的工艺及设备，虽然能够通过湿法纺丝制备出长丝无纺布，但是由于长丝纤维铺叠不均匀，进而经水刺后得到的长丝无纺布制品的厚度并不能达到一致，也就是说，利用湿法纺丝工艺，将得到的长丝纤维直接铺网堆叠制备质地均匀、厚薄一致、强度一致的长丝无纺布，目前尚无任何技术能够做到。

CN 103290616 A公开的针刺无纺布的加工工艺，采用7～8层铺网方式实现堆叠，CN 102776710 A公开的尼龙纺粘长丝无纺布及其制备方法，该方法为干法纺丝，通过干法纺丝得到纤维长丝后，采用气流拉伸管，经牵伸通道的气流拉伸方式拉伸后进行铺网，首先并未具体公开如何铺网，其次该方法为针刺加固方式，而要制备更加薄透并且兼顾确保一定强度的长丝无纺布，采用针刺方式会将纤维网刺散，而该方式用在湿法纺丝上，经凝固浴输出的湿的纤维丝束，并不能进入气流拉伸管，无法实现湿法成网。

上述技术解决了传统无法通过纤维长丝直接铺网制备长丝无纺布的缺陷，但是要想利用通过湿法纺丝技术制得的长丝直接铺网进行长丝无纺布生产，其关键因素是经湿法纺丝制得的湿的纤维长丝在进入网帘后的形态为均匀的片状纤维网，厚薄一致，这样才能确保在经过水刺后得到的无纺布厚薄均匀、强度一致。

众所周知，湿法纺丝是通过纺丝液进入凝固浴生成，虽然进入网帘后的纤维长丝只要确保形态为均匀的片状纤维网，厚薄一致，水刺后得到的无纺布其厚度就会均匀，且强度一致，但是，经凝固浴生成的纤维长丝在输送到网帘上的过程中，倘若发生散乱，那么进入到网帘上的纤维丝束是无法形成形态均匀的片状纤维网，因为，传统的湿法纺丝喷丝头结构得出的丝束并不是均匀的片状丝束，而是一股丝束并不能实现均匀堆叠，干法纺丝喷丝头或喷丝板结构、孔的排布、加工尺寸，无法适应湿法纺丝，并且成本太高，孔与孔之间的间距太小，不能够确保凝固浴中的强碱与纺丝液中的乙酸充分反应，导致凝固后的纤维内外强度不均匀。

传统湿法纺丝用的喷丝头为圆形结构，由于需要放置在凝固浴槽内，并且凝固浴为强碱，纺丝液为乙酸，喷丝板的材质需要耐碱耐酸，一般采用较昂贵的耐腐蚀性强的金铂合金或钛、铌、钽、不锈钢等金属制成，为节约成本，所以一般尺寸较小，现有的湿法纺丝得到的丝束一般为一束，经导丝盘进入卷绕装置，不需要进行均匀铺叠，所以纺丝头上加工的喷丝孔多为由纺丝头中心向外辐射状排列，孔与孔之间要有一定的间距，以便纺丝液与凝固浴充分反应，确保纤维内外的强度一致。防粘法所用的喷丝板有圆形和矩形结构，孔的排列为辐射状或者矩形状，由于不需要浸入凝固浴，故可用价格相对便宜的耐高温不锈钢制作，尺寸通常较大，并且孔与孔之见没有间距的要求，故排列较密，这不适合湿法纺丝的方式，并且在湿法纺丝的实际生产中也没有较大尺寸的喷丝头。

也就是说，要确保进入网帘后的纤维长丝形成形态均匀的片状纤维网，喷丝孔的结构及铺网装置是关键技术，只有经过喷丝孔输出的纤维长丝均匀、不散乱，则输入铺网装置经处理得到的纤维网才是均匀的。

要想利用湿法纺丝技术制得的长丝直接铺网制备长丝无纺布，必须实现湿法纺丝直接堆叠铺网，现有技术并未有任何记载，而采用干法纺丝技术制备的长丝进行无纺布制备，短纤多层铺网方式不适用于湿法纺丝，干法纺丝气流牵伸进行针刺的方式也不能够用到湿法纺丝长丝纤维水刺加固的领域。

因此，要想利用湿法纺丝技术制得的长丝直接铺网制备长丝无纺布，如何经凝固浴输出得到均匀片状丝束，以便于实现均匀的铺网，是该技术的关键，也是目前该技术领域亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、确保经牵伸辊输出时的纤维丝束为均匀的片状结构，有效确保长丝无纺布丝束均匀，能够将湿的纤维丝束在网帘上形成均匀片状纤维网，实现湿法成网，有效提高长丝无纺布质量，确保厚薄一致、强度均匀的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，包括机架、用于输送经凝固浴反应后生成的连续纤维丝束的喷丝板，其特征在于：在机架上，沿喷丝板输出纤维丝束的输送方向设置有至少一组相向转动的用于输送片状均匀纤维丝束的输送辊，输送辊通过减速电机驱动，所述输送辊的下方设有沿片状均匀纤维丝束的输送方向持续移动的网帘，在输送辊的输出端设置有一用于对即将下落至网帘上的片状均匀纤维丝束沿网帘的幅宽方向交叉堆叠的纤维网成型机构，所述输送辊与纤维网成型机构之间设置有对当纤维网成型机构移动时处于倾斜状态的片状均匀纤维丝束进行与纤维网成型机构相反方向横向往复牵拉的倾斜量补偿机构，所述喷丝板包括底板，在底板上开设有多组安装孔，在各安装孔内分别装设有喷丝帽单元，相邻喷丝帽单元之间预留有辅助凝固浴液与纺丝液充分接触的反应区，所述喷丝帽单元包括与安装孔适配的喷丝帽本体，在喷丝帽本体上开设有多个允许纺丝液喷出的喷丝孔，所述多个喷丝孔沿纺丝液的喷射方向彼此呈矩形形状，组成矩形喷丝单元，各矩形喷丝单元沿形成均匀片状丝束的方向彼此叠加形成厚度相同丝束的标准进行布置。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征是：所述多个矩形喷丝单元沿底板的长度方向依次横向布置并沿底板的高度方向依次设置多排，组成每一排的相邻矩形喷丝单元之间的间距与单个矩形喷丝单元的横向尺寸一致，相邻上下排的矩形喷丝单元彼此交叉排列。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征是：所述底板设置为矩形板体结构或圆形板体结构，安装孔与喷丝帽本体的横截面形状设置为圆形或矩形。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征是：所述喷丝帽本体包括开设有喷丝孔的前置回转体及与前置回转体相连的后置回转体，前置回转体与后置回转体的连接处设置凸台，所述前置回转体及后置回转体内部形成有彼此联通的、并与喷丝孔相连的纺丝液容置腔。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征在于：所述底板上的安装孔由与前置回转体适配的前置安装孔及与后置回转体适配的后置安装孔组成。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征是：所述纤维网成型机构包括一对相向转动的主动成型辊及从动成型辊，在机架上设置有成型托板，所述成型托板上设置有用于固定主动成型辊及从动成型辊的辊体支撑架，以及驱动主、从动成型辊转动的第一伺服电机，所述机架上设置有与成型托板相连的导向成型托板沿主、从动成型辊的轴线方向在机架上往复移动的第一导轨，以及驱动成型托板往复移动的液压系统。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征是：所述主动成型辊与从动成型辊的输出端设置有辅助片状均匀纤维丝束摆动堆叠成网的导流槽，所述导流槽固定在辊体支撑架上。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征是：所述倾斜量补偿机构包括一对相向转动的主动补偿辊及从动补偿辊，在机架上设置有补偿托板，所述补偿托板上设置有用于固定主动补偿辊及从动补偿辊的第二辊体支撑架，以及驱动主、从动补偿辊转动的第二伺服电机，所述机架上设置有与补偿托板相连的导向补偿托板沿主、从动补偿辊的轴线方向在机架上往复移动的第二导轨，以及驱动补偿托板往复移动的第二液压系统。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征在于：所述第一伺服电机通过设于成型托板上的第一电机座与成型托板连接，所述第一电机座通过第一螺钉与成型托板固定，第一导轨设置为燕尾槽式导轨。

上述的基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，其特征在于：所述第二伺服电机通过设于补偿托板上的第二电机座与补偿托板连接，所述第二电机座通过第二螺钉与成型托板固定，第二导轨设置为燕尾槽式导轨。

本发明基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构的优点是：通过在底板上灵活设置可拆卸的喷丝帽单元，不但可根据实际生产需要控制喷丝帽单元的数量，而且单个喷丝帽单元上的喷丝孔发生堵塞，更换单个喷丝帽单元即可，不必更换底板，节约了生产成本，多个喷丝孔组成的矩形喷丝单元的结构，并且矩形喷丝单元彼此交叉排列，能够确保纺丝液通过各矩形喷丝单元制得的丝束沿形成片状丝束的方向彼此叠加的厚度均匀，上下矩形喷丝单元叠加时能够左右相接，上下丝束的数量一致，最终得到的长丝无纺布的各处厚度均可确保一致。利用湿法成网的原则，通过设置的倾斜量补偿机构，在对自输送辊到往复移动的片状均匀纤维丝束端出现倾斜状态的片状均匀纤维丝束向垂直于片状均匀纤维丝束输送方向施加持续往复牵拉力，能够对纤维网成型机构往复摆动时，输入端出现倾斜的片状均匀纤维丝束进行有效的倾斜量补偿，确保自输送辊至纤维网成型机构之间的片状均匀丝束始终处于牵伸状态，不会出现丝束松散混乱的现象，确保了最终到达网帘上的纤维丝束铺叠交叉均匀进行，为后续的水刺加固无纺布成型提供了保障，纤维网成型机构的设置，利用同时驱动主、从动成型辊转动及横向移动的方式，不但起到了输送作用，而且实现了对落至网帘上的片状均匀纤维长丝均匀交叉堆叠的目的，解决了传统无法对湿法纺丝直接得到的湿的纤维长丝直接铺网，并且铺设得到的最终纤维网整体均匀，确保了最终长丝无纺布的整体厚度、强度一致。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A部分的的局部结构放大图；

图3为没有倾斜量补偿机构时纤维网成型机构单向移动工作示意图；

图4为没有倾斜量补偿机构时纤维网成型机构反向移动纤维丝束出现的松散状态示意图；

图5为本发明的使用状态结构示意图。

图6为本发明喷丝板实施例1的结构示意图；

图7为本发明喷丝板实施例1喷丝帽单元的结构放大图；

图8为形成均匀片状丝束的矩形喷丝单元布局示意图；

图9为经喷丝帽单元喷出形成丝束后通过牵伸辊形成均匀片状丝束的结构示意图；

图10为本发明喷丝板实施例2的结构示意图；

图11为喷丝板实施例2喷丝帽单元与底板配合的结构示意图；

图12为喷丝板实施例2中喷丝帽单元的结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

如图1、2、3、4、5所示，一种湿法纺丝技术制备长丝无纺布的铺网方法，包括如下步骤：

(1)、长丝纤维丝束1的制备：纺丝液通过喷丝板2喷出，并经凝固浴反应后输出长丝纤维丝束1；

(2)、长丝纤维丝束1的牵伸：根据长丝无纺布的用途，选择长丝纤维的强度数据，将输出后的长丝纤维丝束1进行定向拉伸；

(3)、片状均匀纤维丝束3的形成：将拉伸后的长丝纤维丝1束整理形成片状均匀纤维丝束3；

(4)、片状均匀纤维丝束3的输送：将形成的片状均匀纤维丝束3通过输送辊4向网帘5的方向输送；

(5)、片状均匀纤维丝束3的倾斜量补偿处理：在片状均匀纤维丝束3持续下落至网帘5上的过程中，预先对倾斜状态的片状均匀纤维丝束6进行约束，使得片状均匀纤维丝束3始终处于相对紧绷状态；本发明实施例的具体方法是：在片状均匀纤维丝束3往复移动进行交叉堆叠的过程中，对自输送辊4到往复移动的片状均匀纤维丝束端7出现倾斜状态的片状均匀纤维丝束6向垂直于片状均匀纤维丝束3的输送方向施加持续往复牵拉力。

(6)、长丝纤维网8的铺网：将片状均匀纤维丝束3沿输送辊9的轴线方向往复移动，使落到网帘5上的纤维长丝沿网帘5的宽度方向彼此交叉堆叠，在网帘5上形成连续均匀的长丝纤维网8。为确保片状均匀纤维丝束3能够准确的在网帘5上实现堆叠，避免片状均匀纤维丝束3落到网帘5外，输送辊9沿其轴线往复移动的最大位移小于网帘5的幅宽。本发明铺网方法中所提到的实现纤维长丝沿网帘5的宽度方向彼此交叉堆叠的输送辊9，与下述铺网装置中所记载的从动成型辊15为同一部件，步骤(4)中所提到的输送辊4只起到输送片状均匀纤维丝束3的作用，与输送辊9并不是同一部件。

如图1、2所示，一种基于湿法纺丝技术制备长丝无纺布的湿法成网机构，包括一机架10，用于输送经凝固浴反应后生成的连续纤维丝束的喷丝板2，在机架10上，沿喷丝板输出纤维丝束的输送方向，也就是片状均匀纤维丝束3的输送方向设置有至少一组相向转动的用于输送片状均匀纤维丝束3的输送辊4，输送辊4通过减速电机11驱动，所述输送辊4的下方设有沿片状均匀纤维丝束3的输送方向持续移动的网帘5，在输送辊4的输出端12设置有一用于对即将下落至网帘5上的片状均匀纤维丝束3沿网帘5的幅宽方向交叉堆叠的纤维网成型机构13，纤维网成型机构13包括一对相向转动的主动成型辊14及从动成型辊15，在机架10上设置有成型托板16，所述成型托板16上设置有用于固定主动成型辊14及从动成型辊15的辊体支撑架17，以及驱动主动成型辊14及从动成型辊15转动的第一伺服电机，本发明实施例中，由于附图角度的问题，为更清楚的表达纤维网成型机构13的具体结构，因此第一伺服电机在附图1中并未画出，该驱动技术为成熟的现有技术，在此不多解释。所述机架10上设置有与成型托板16相连的导向成型托板16沿主动成型辊14及从动成型辊15的轴线方向在机架10上往复移动的第一导轨18，以及驱动成型托板16往复移动的液压系统，液压系统设置在设备内部，故未画出，并且该技术也为本领域技术人员所熟知现有技术，故不多做解释。所述第一伺服电机通过设于成型托板16上的第一电机座19与成型托板16连接，所述第一电机座19通过第一螺钉20与成型托板16固定，第一导轨18可以选择目前机床上常用的燕尾槽式导轨，运行平稳，维护量较小，且精度高。

为了提高片状均匀纤维丝束3落下时的整齐度，确保交叉堆叠于网帘5上的长丝纤维网8均匀，在主动成型辊14与从动成型辊15的输出端21设置有辅助片状均匀纤维丝束3摆动堆叠成网的导流槽22，所述导流槽22固定在辊体支撑架17上。

输送辊4与纤维网成型机构13之间设置有对当纤维网成型机构13移动时处于倾斜状态的片状均匀纤维丝束6进行与纤维网成型机构13相反方向横向往复牵拉的倾斜量补偿机构23。倾斜量补偿机构23包括一对相向转动的主动补偿辊24及从动补偿辊25，在机架10上设置有补偿托板26，所述补偿托板26上设置有用于固定主动补偿辊24及从动补偿辊25的第二辊体支撑架27，以及驱动主动补偿辊24及从动补偿辊25转动的第二伺服电机，第二伺服电机与第一伺服电机同样也未画出。所述机架10上设置有与补偿托板26相连的导向补偿托板26沿主动补偿辊24及从动补偿辊25的轴线方向在机架10上往复移动的第二导轨28，以及驱动补偿托板26往复移动的第二液压系统，第二液压系统与第一液压系统一样也设置在设备内部，故未画出，当然本装置可以通过控制器同时控制第一液压系统及第二液压系统，同时驱动成型托板16与补偿托板26分别向相反或相对方向移动，实现补偿。所述第二伺服电机通过设于补偿托板26上的第二电机座29与补偿托板26连接，所述第二电机座29通过第二螺钉30与成型托板26固定，第二导轨28同样设置为燕尾槽式导轨。当然，第一导轨18与第二导轨28同样也通过螺钉与机架固定连接。

如图3所示，从附图中可以看出，在没有倾斜量补偿机构23时，纤维网成型机构13横向朝一个方向移动时，在输送辊4与纤维网成型机构13之间的长丝纤维丝束在主动成型辊及从动成型辊的带动下出现倾斜现象，由于输送辊4持续向前输送的原因，在输送辊4与纤维网成型机构13之间的长丝纤维丝束由于之前的倾斜，导致该区域的长丝纤维丝束大于正常直线输送的距离，当纤维网成型机构13再向另一个方向移动时，倾斜状态的片状均匀纤维丝束6则会出现如图4所示松散的现象，那么当纤维网成型机构13再次变向移动时，松散的长丝纤维丝束31则会发生混乱，就难以确保经主动成型辊14、从动成型辊15输出的纤维丝束能够均匀的在网帘5上实现交叉堆叠，将会直接影响长丝无纺布的产品质量。如图5所示，由于设置的倾斜量补偿机构23，则解决了发生混乱的问题，在主动成型辊14、从动成型辊15向一个方向移动时，倾斜量补偿机构23中的主动补偿辊24及从动补偿辊25会沿主动成型辊14、从动成型辊15移动方向相反的方向移动，实现补偿目的。

实施例1：

如图6、7、8、9所示，为本发明所述喷丝板2，包括底板32，为了得到片状丝束，所述底板32设置为矩形板体结构为最佳，底板32选择用耐腐蚀性强的钽、铱、钛、铌等金属制作。所述底板32上开设有多组安装孔33，在各安装孔33内分别装设有喷丝帽单元34，相邻喷丝帽单元34之间预留有辅助凝固浴液与纺丝液充分接触的反应区35，所述喷丝帽单元34包括与安装孔33适配的喷丝帽本体36，为便于加工及安装，所述安装孔33与喷丝帽本体36的横截面形状设置为圆形，在喷丝帽本体36上开设有多个允许纺丝液喷出的喷丝孔37，所述多个喷丝孔37沿纺丝液的喷射方向38彼此呈矩形形状，组成矩形喷丝单元39，各矩形喷丝单元39沿形成均匀片状丝束40的方向彼此叠加形成厚度相同丝束的标准进行布置。纺丝液经喷丝帽单元34喷出形成丝束41后通过牵伸辊42形成均匀片状丝束40。

各矩形喷丝单元39的具体布局为：所述多个矩形喷丝单元39沿底板32的长度方向43依次横向布置并沿底板32的高度方向44依次设置多排，组成每一排的相邻矩形喷丝单元8之间的间距与单个矩形喷丝单元39的横向尺寸一致，相邻上下排的矩形喷丝单元39彼此交叉排列。根据实际长丝无纺布的规格及用途的不同，可以选择高度方向44的排的数量，沿长度方向43的矩形喷丝单元39的数量可以用来确定长丝无纺布的幅宽，灵活选择。

实施例2：

本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：如图10所示，所述底板45也可以设置为圆形板体结构，安装孔与喷丝帽本体的横截面形状也可以设置为矩形，但是喷丝孔的布局仍需要排列成矩形形状，以便上下矩形喷丝单元叠加时能够左右相接，上下丝束的数量一致。只要确保丝束能够上下叠加，形成的片状丝束各处厚度均匀即可。如图11、12所示，喷丝帽本体46包括开设有喷丝孔47的前置回转体48及与前置回转体48相连的后置回转体49，前置回转体48与后置回转体49的连接处设置凸台50，所述前置回转体48及后置回转体49内部形成有彼此联通的、并与喷丝孔47相连的纺丝液容置腔51。底板45上的安装孔52由与前置回转体48适配的前置安装孔53及与后置回转体49适配的后置安装孔54组成。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。