一种海藻酸钙非织造布的制备方法及生产设备与流程

1.本技术属于非织造布技术领域，更具体地说，是涉及一种海藻酸钙非织造布的制备方法及生产设备。


背景技术：

2.口罩、手术衣、防护服所用的具有过滤作用的功能层为熔喷非织造布，使用聚丙烯为主要原料，经过熔融、喷丝、牵伸、集网、驻极后制成。聚丙烯的原始生产原料为石油，为不可再生资源，随着消耗量的增加面临枯竭的风险。按照每人每天需要一个口罩来计算，1吨熔喷布制作100万个口罩，仅仅我国每天需消耗的熔喷布约为1400吨，巨大的数字带来的不仅仅是资源的消耗，更有环境的污染问题。
3.海藻酸是从褐藻类植物中提取的一种天然高分子材料，是一种无毒、无害、可生物降解的纯天然绿色材料，以海藻酸为原料，通过湿法纺丝制备的海藻酸纤维，可以应用于纺织、服装、医疗卫生等领域，是一种具有很高附加值的功能纤维材料。
4.非织造布领域有使用其他材料，如：pbt、pa、pe等均采用熔喷的方法制备熔喷布。工艺较简单。但部分材料，如海藻酸纤维、纤维素纤维、琼胶纤维等需采用湿法纺丝才可形成纤维的材料无法通过高温熔融挤出制得非织造布。专利cn111904874a中，含中药提取物溶液的海藻酸钠溶液经湿法纺丝得到中药海藻纤维，再经开松
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梳理成网
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预湿
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水刺
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烘燥
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卷绕得到中药海藻纤维非织造布，制作方法工序较多，纷繁复杂。


技术实现要素：

5.本发明就是为了解决上述背景技术的不足，提供了一种海藻酸钙非织造布的制备方法及生产设备，通过将氯化钙水溶液经过牵伸器和喷丝组件形成牵伸细流，对海藻酸钠溶液进行牵引细化为具有皮芯结构的初生纤维，经过凝固浴雾化环境，在传送带上形成粘结点的初生纤维，经过进一步固化和牵引，制得强度较高的海藻酸钙非织造布。
6.为此，本发明提供了一种海藻酸钙非织造布的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)准备海藻酸钠溶液，进行静置脱泡处理；
8.(2)将海藻酸钠经过挤出装置挤出，经过过滤器和计量泵，经由喷丝组件喷出，得到海藻酸钠溶液细流；
9.(3)将氯化钙水溶液从凝固浴槽中吸出后，一部分经过牵伸器加压输送进入喷丝组件后形成喷射状凝固浴牵伸细流，海藻酸钠溶液细流在在凝固浴牵伸细流的牵引细化下形成具有皮芯结构的初生纤维；
10.(4)将另一部分氯化钙水溶液输送至喷雾器内雾化，初生纤维经过雾化的氯化钙小液滴层到达传送带，皮芯结构破裂形成粘结点，浸入氯化钙水溶液后，粘结点固化形成海藻酸钙纤维，经牵伸形成海藻酸钙非织造布。
11.优选的，步骤(3)中，凝固浴牵伸细流喷出方向和海藻酸钠溶液细流喷出方向形成一定夹角，夹角为0
‑
90
°
。
12.优选的，凝固浴牵伸细流喷出方向和海藻酸钠溶液细流喷出方向形成一定夹角，夹角为45
°
。
13.优选的，凝固浴牵伸细流喷出方向和海藻酸钠溶液细流喷出方向形成一定夹角，夹角为30
°
。
14.优选的，步骤(3)中，初生纤维的直径为10μm以下。
15.优选的，步骤(3)中，氯化钙水溶液的浓度为4％
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20％wt。
16.同时，本发明提供了一种海藻酸钙非织造布的生产设备，其用于实施海藻酸钙非织布的制备方法，包括挤出装置、过滤器、计量泵，牵伸器、喷丝组件、喷雾器、吸液泵、凝固浴槽、传送带、牵伸辊、水洗烘干装置和卷绕装置；挤出装置依次连接过滤器和计量泵，计量泵的下方依次设有牵伸器、喷丝组件和喷雾器，吸液泵一端连通凝固浴槽，另一端分别连接牵伸器和喷雾器，传送带部分设于凝固浴槽中，依次连接水洗烘干装置和卷绕装置。
17.优选的，过滤器设有三层过滤网，过滤网的网目数为100
‑
400目，凝固浴槽底部设有过滤网。
18.优选的，喷丝组件与传送带距离为5
‑
50cm。
19.本发明的有益效果为：
20.(1)本发明提供了一种海藻酸钙非织造布的制备方法，其中，凝固浴槽底部设置可以过滤掉大部分漂浮的短纤的过滤网，利用吸液泵将凝固浴槽中的氯化钙水溶液输送至牵伸器和喷雾器。经过牵伸器的氯化钙水溶液进入喷丝组件形成凝固浴牵伸流体，凝固浴牵伸流体喷出方向与海藻酸钠溶液细流喷出方向呈现0
‑
90
°
夹角，提供一种垂直和平行于海藻酸钠溶液流动方向的力，固化、牵伸细化为具有皮芯结构的初生纤维；另一方面，氯化钙水溶液经雾化后形成大量的氯化钙小液滴，形成湿润环境，包裹初生纤维，有助于皮芯结构的形成。
21.(2)本发明的海藻酸钙非织造布的制备方法中，吸液泵将凝固浴槽中的氯化钙水溶液输送到喷雾器中，将凝固浴溶液转变为小液滴的形式附着到初生纤维表面，保证表面湿润，为海藻酸钙纤维的进一步形成提供凝固浴环境，促进初生纤维转变为海藻酸钙纤维。具有皮芯结构的初生纤维到达传送带时，因撞击外部皮层破裂，内部的海藻酸钠溶液流出，溶液相互接触融合。传送带浸入凝固浴槽时，初生纤维间的海藻酸钠溶液固化形成粘结点，粘结点为海藻酸钙纤维，通过牵伸辊的牵伸，形成具有强度较高的海藻酸钙非织造布。
22.(3)本发明的海藻酸钙非织造布的制备方法中，通过限定喷丝组件和传送带的距离为5
‑
50cm和凝固浴的浓度，可以控制非织造布纤维间粘结点数量，从而便于获得结构蓬松或致密的海藻酸钙非织造布。
23.(4)本发明采用一步法制得海藻酸钙非织造布，与现有技术相比，免除了开松
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梳理成网
‑
预湿
‑
水刺等环节，极大地节省了人力物力。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明中实施例1的海藻酸钙非织造布的生产设备结构示意图；
26.图2为本发明中实施例2和实施例3的海藻酸钙非织造布的生产设备结构示意图；
27.图3为本发明中喷丝组件内部示意图。
28.图中符号说明：
29.1.储液桶；2.螺杆；3.过滤器；4.计量泵；5.喷丝组件；6.吸液泵；7.凝固浴槽；8.传送带；9.水洗烘干装置；10.卷绕装置；11.喷雾器；12.牵伸器；13.罐式反应釜；14.喷丝板；
30.a.氯化钙水溶液；b.海藻酸钠溶液；α.凝固浴牵伸流体喷出方向与海藻酸钠溶液细流喷出方向。
具体实施方式
31.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.实施例1
33.一种海藻酸钙非织造布的生产设备，如图1或图2所示，包括挤出装置、过滤器3、计量泵4，牵伸器12、喷丝组件5、喷雾器11、凝固浴槽7、传送带8、水洗烘干装置9和卷绕装置10，其中挤出装置可以为储液桶1和螺杆2组成的挤出装置，也可以为罐式反应釜13。
34.挤出装置连接过滤器3，过滤器3设有三层过滤网，过滤网的网目数为100
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400目，方便将海藻酸钠溶液的杂质过滤，防止阻塞后续的喷丝孔。为了保证制备的非织造布克重均匀，质量稳定，过滤器3连接计量泵4，经过计量泵4准确计量。
35.计量泵4的下方依次设有牵伸器12、喷丝组件5、喷雾器11和凝固浴槽7，凝固浴槽7内装有凝固浴，凝固浴优选为氯化钙水溶液。凝固浴槽7底部设有过滤网，可以过滤掉大部分漂浮的短纤。凝固浴槽7的一端连接吸液泵6，吸液泵6的另一端连接牵伸器12，用于将凝固浴槽7内的凝固浴输送至牵伸器12内，牵伸器12的下方设有喷丝组件5；之所以设置牵伸器12，是用于控制喷丝组件5内凝固浴的压力和喷出时的温度和速度。如图3所示，经过牵伸器12的凝固浴流入牵伸器12的下方的喷丝组件5内，通过喷丝组件5的凝固浴细孔后形成喷射状凝固浴牵伸细流；同时，海藻酸钠溶液经由喷丝组件5的喷丝板14喷出，形成海藻酸钠溶液细流，一方面，凝固浴牵伸流体包裹海藻酸钠溶液细流，形成湿润环境，有助于初生纤维的形成；另一方面，凝固浴牵伸流体喷出方向与海藻酸钠溶液细流喷出方向形成一定的夹角α，夹角为0
‑
90
°
，这样，凝固浴牵伸流体提供垂直和平行于海藻酸钠溶液细流流动方向的力，从而牵引细化成初生纤维。
36.所述的初生纤维为一种具有皮芯结构的纤维，所述皮芯结构为海藻酸钙皮层包裹海藻酸钠溶液的纤维结构，具体来说，海藻酸钠溶液表面接触氯化钙水溶液迅速凝固形成海藻酸钙皮层，海藻酸钙皮层包裹未接触氯化钙水溶液的海藻酸钠，并通过重力以及牵伸流体的牵引细化形成纤维直径为10μm以下的初生纤维。
37.吸液泵6将部分凝固浴输送至喷雾器11，使得喷丝组件5和凝固浴槽7之间形成雾化的凝固浴环境。当具有皮芯结构的初生纤维进入雾化的凝固浴环境时，凝固浴会转变为小液滴的形式附着到初生纤维表面，保证初生纤维表面湿润，为进一步形成海藻酸钙纤维提供湿润环境，促进初生纤维转变为海藻酸钙纤维。
38.当初生纤维穿过雾化的凝固浴环境到达传送带8时，传送带8立即携带初生纤维浸入凝固浴中，部分初生纤维因撞击破裂，内部的海藻酸钠溶液流出，与其他初生纤维流出的海藻酸钠溶液融合粘结在一起，形成粘结点，随着浸入凝固浴的初生纤维增多，粘结点进一步固化形成海藻酸钙纤维。再通过牵伸，形成具有一定强力的海藻酸钙非织造布，后经水洗烘干装置9后到达卷绕装置10进行分切卷装，形成海藻酸钙非织造布制品。
39.进一步地，通过限定喷丝组件5和传送带8的距离为5
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50cm和凝固浴的浓度为4％
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20％wt，可以控制非织造布纤维间粘结点数量，从而便于获得结构蓬松或致密的海藻酸钙非织造布。
40.实施例2一种海藻酸钙非织造布的制备方法，如图1所示，具体包含以下步骤：
41.(1)将海藻酸钠溶液导入储液桶1中，并进行静置脱泡处理，为后续生产提供稳定的原料供应。
42.(2)利用螺杆2旋转将海藻酸钠溶液送出，经过网目数为100目的过滤器3和计量泵4后送入喷丝组件5内，得到海藻酸钠溶液细流。
43.(3)吸液泵6将浓度为4％wt的氯化钙水溶液从凝固浴槽7中吸出后，一部分输送至牵伸器12内，形成牵伸流体，牵伸流体被输送进入喷丝组件5，从喷丝板14旁的凝固浴细孔中流出形成喷射状凝固浴牵伸细流，凝固浴牵伸细流的喷出方向与喷丝组件5中的海藻酸钠溶液细流喷出方向呈45
°
夹角，在凝固浴牵伸细流的牵引细化下形成纤维直径为3μm的初生纤维。
44.(4)设置喷丝组件5与传送带8的距离为50cm，吸液泵6将一部分氯化钙输送至喷雾器11内雾化，初生纤维经过雾化的氯化钙水溶液到达传送带8时，部分初生纤维的皮芯结构破裂，内部的海藻酸钠溶液流出，使得初生纤维间的海藻酸钠溶液固化形成粘结点，粘结点在氯化钙水溶液中进一步固化形成海藻酸钙纤维，经过牵伸，形成海藻酸钙非织造布，后经水洗烘干装置9后到达卷绕装置10进行分切卷装，制得结构蓬松的海藻酸钙非织造布制品。
45.实施例3一种海藻酸钙非织造布的制备方法，如图2所示，具体包含以下步骤：
46.(1)将海藻酸钠溶液进行静置脱泡处理，为后续生产提供稳定的原料供应。
47.(2)将海藻酸钠溶液导入罐式反应釜13加压挤出，经过网目数为400目过滤器3和计量泵4后送入喷丝组件5内。
48.(3)吸液泵6将浓度为20％wt的氯化钙水溶液从凝固浴槽7中吸出后，一部分输送至牵伸器12内，形成牵伸流体，牵伸流体被输送进入喷丝组件5，从喷丝板14旁的凝固浴细孔中流出形成喷射状凝固浴牵伸细流，凝固浴牵伸细流的喷出方向与喷丝组件5中的海藻酸钠溶液细流喷出方向呈30
°
夹角，在凝固浴牵伸细流的牵引细化下形成纤维直径为10μm的初生纤维。
49.(4)设置喷丝组件5与传送带8的距离为5cm，吸液泵6将一部分氯化钙输送至喷雾器11内雾化，初生纤维经过雾化的氯化钙水溶液到达传送带8时，部分初生纤维的皮芯结构破裂，内部的海藻酸钠溶液流出，使得初生纤维间的海藻酸钠溶液固化形成粘结点，粘结点在氯化钙水溶液中进一步固化形成海藻酸钙纤维，经过牵伸，形成海藻酸钙非织造布，后经水洗烘干装置9后到达卷绕装置10进行分切卷装，制得结构致密的海藻酸钙非织造布制品。
50.实施例4一种海藻酸钙非织造布的制备方法，如图2所示，具体包含以下步骤：
51.(1)将海藻酸钠溶液进行静置脱泡处理，为后续生产提供稳定的原料供应。
52.(2)将海藻酸钠溶液导入罐式反应釜13加压挤出，经过网目数为300目过滤器3和计量泵4后送入喷丝组件5内。
53.(3)吸液泵6将浓度为12％wt的氯化钙水溶液从凝固浴槽7中吸出后，一部分输送至牵伸器12内，形成牵伸流体，牵伸流体被输送进入喷丝组件5，从喷丝板14旁的凝固浴细孔中流出形成喷射状凝固浴牵伸细流，凝固浴牵伸细流的喷出方向与喷丝组件5中的海藻酸钠溶液细流喷出方向呈45
°
夹角，在凝固浴牵伸细流的牵引细化下形成纤维直径为6μm的初生纤维。
54.(4)设置喷丝组件5与传送带8的距离为25cm，吸液泵6将一部分氯化钙输送至喷雾器11内雾化，初生纤维经过雾化的氯化钙水溶液到达传送带8时，部分初生纤维的皮芯结构破裂，内部的海藻酸钠溶液流出，使得初生纤维间的海藻酸钠溶液固化形成粘结点，粘结点在氯化钙水溶液中进一步固化形成海藻酸钙纤维，经过牵伸，形成海藻酸钙非织造布，后经水洗烘干装置9后到达卷绕装置10进行分切卷装，制得结构蓬松的海藻酸钙非织造布制品。
55.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。