一种纤维纺丝设备及纺丝方法

摘要

本发明公开了一种纤维纺丝设备，属于纤维纺丝领域，包括，第一纺丝单元、第二纺丝单元、后处理单元，第一纺丝单元纺出含有树脂纤维和金属纤维的连接层，第二纺丝单元同时在连接层的两侧纺丝形成只含有树脂纤维的第一面层和第二面层，第一面层和第二面层分别和连接层结合，所述的第一纺丝单元包括第二纺丝喷射装置和第一集网台，第一集网台下设有冷却腔体，冷却腔体内设有可流动的冷却剂，第二纺丝喷射装置喷射出树脂纤维和金属纤维的混合流并在第一集网台上形成连接层。

权利要求

1.一种纤维纺丝设备，其特征在于，包括，第一纺丝单元、第二纺丝单元、后处理单元，第一纺丝单元纺出含有树脂纤维和金属纤维的连接层，第二纺丝单元同时在连接层的两侧纺丝形成只含有树脂纤维的第一面层和第二面层，第一面层和第二面层分别和连接层结合，所述的第一纺丝单元包括第二纺丝喷射装置（200）和第一集网台（400），第一集网台下设有冷却腔体，冷却腔体内设有可流动的冷却剂，第二纺丝喷射装置喷射出树脂纤维和金属纤维的混合流并在第一集网台上形成连接层；

第二纺丝单元包括第一纺丝喷射装置（100）和第三纺丝喷射装置（300），连接层被运输到第二纺丝单元并向下运动，第一纺丝喷射装置和第三纺丝喷射装置分别向连接层的两端喷射纤维流进而在连接层的两侧形成第一面层和第二面层；

后处理单元对含有第一面层、连接层、第二面层的无纺布纤维进行热轧、热定型处理；

所述的第二纺丝喷射装置包括容纳金属流体的第一腔体（210）、与第一腔体连通的第一喷头（220）、容纳树脂流体的第二腔体（230）、与第二腔体连通的第二喷头（240）、供应惰性气体的供气单元（270）、与供气单元连通的环形喷头（280），所述的环形喷头位于第一喷头的外部，环形喷头与第一喷头同轴，环形喷头喷出的惰性气体包裹第一喷头喷出的金属流，供气单元能够提供固定压强的惰性气流；

所述的供气单元（270）包括：

供气容腔（271），其和环形喷头连通，并向环形喷头提供惰性气体，其上安装有第一传感组件（274）；

压强调节腔（273），其内压强能够被固定，其上安装有第二传感组件(275)；

U型管（272），其两端分别和供气容腔和压强调节腔连通，U 型管内设有调节液体，压强调节腔和供气容腔之间被所述液体阻隔；

气泵（276），其控制向供气容腔输入惰性气体的速率；

第一传感组件和第二传感组件控制气泵，当供气容腔内的压强降低时，液体流向供气容腔以触发第一传感组件以通过气泵提高惰性气体速率，当供气容腔内的压强升高时，液体流向压强调节腔（273）以触发第二传感组件，第二传感组件通过气泵降低惰性气体速率。

2.根据权利要求1所述的纤维纺丝设备，其特征在于，第一纺丝单元还包括有能够改变连接层移动方向的运输装置，运输装置将连接层的水平方向移动改变为竖直方向移动。

3.根据权利要求2所述的纤维纺丝设备，其特征在于，所述的冷却剂为水、液体金属、有机液体。

4.一种纤维纺丝方法，其特征在于，使用权利要求1-3任一项所述的纺丝设备，步骤包括：

1）纺丝形成含有金属纤维和树脂纤维的连接层；

2）在连接层的两端同时纺丝形成第一面层和第二面层，第一面层和第二面层均只有树脂纤维。

5.根据权利要求4所述的纤维纺丝方法，其特征在于，步骤1包括喷射金属流和树脂流，金属流被惰性气体流包裹，金属流冷却形成金属纤维，树脂流冷却形成树脂纤维，金属纤维和树脂纤维粘接形成混合纤维。

6.根据权利要求5所述的纤维纺丝方法，其特征在于，通过供气单元供应压强稳定的惰性气体流。

说明书

一种纤维纺丝设备及纺丝方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纤维纺丝领域。

背景技术

[0002] 无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩
丰富、价格低廉、可循环再用等特点。如多采用聚丙烯(pp材质)粒料为原料，经高温熔融、喷
丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。

[0003] 无纺布的生产方法有水刺法、热合法、熔喷法等。

[0004] 现有的无纺布将多层之间具有粘接剂粘接，一方面结合力差，不耐高温；同时定型性能差，金属纤维和树脂纤维之间的结合力差，难以使得金属纤维起到骨架作用。

发明内容

[0005] 本发明公开了一种纤维纺丝设备，包括，第一纺丝单元、第二纺丝单元、后处理单元，第一纺丝单元纺出含有树脂纤维和金属纤维的连接层，第二纺丝单元同时在连接层的
两侧纺丝形成只含有树脂纤维的第一面层和第二面层，第一面层和第二面层分别和连接层
结合，所述的第一纺丝单元包括第二纺丝喷射装置和第一集网台，第一集网台下设有冷却
腔体，冷却腔体内设有可流动的冷却剂，第二纺丝喷射装置喷射出树脂纤维和金属纤维的
混合流并在第一集网台上形成连接层；

[0006] 第二纺丝单元包括第一纺丝喷射装置和第三纺丝喷射装置，连接层被运输到第二纺丝单元并向下运动，第一纺丝喷射装置和第二纺丝喷射装置分别向连接层的两端喷射纤
维流进而在连接层的两侧形成第一面层和第二面层；

[0007] 后处理单元对含有第一面层、连接层、第二面层的无纺布纤维进行热轧、热定型处理。

[0008] 作为改进，第一纺丝单元还包括有能够改变连接层移动方向的运输装置，运输装置将连接层的水平方向移动改变为竖直方向移动。

[0009] 作为改进，所述的冷却剂为水、液体金属、有机液体。

[0010] 作为改进，所述的第二纺丝喷射装置包括容纳金属流体的第一腔体、与第一腔体连通的第一喷头、容纳树脂流体的第二腔体、与第二腔体连通的第二喷头、供应惰性气体的
供气单元、与供气单元连通的环形喷头，所述的环形喷头位于第一喷头的外部，环形喷头与
第一喷头同轴，环形喷头喷出的惰性气体包裹第一喷头喷出的金属流，供气单元能够提供
固定压强的惰性气流。

[0011] 作为改进，所述的供气单元包括：

[0012] 供气容腔，其和环形喷头连通，并向环形喷头提供惰性气体，其上安装有第一传感组件；

[0013] 压强调节腔，其内压强能够被固定，其上安装有第二传感组件；

[0014] U型管，其两端分别和供气容腔和压强调节腔连通，U 型管内设有调节液体，压强调节腔和供气容腔之间被所述液体阻隔；

[0015] 气泵，其控制向供气容腔输入惰性气体的速率；

[0016] 第一传感组件和第二传感组件控制气泵，当供气容腔内的压强降低时，液体流向供气容腔以触发第一传感组件以通过气泵提高惰性气体速率，当供气容腔内的压强升高
时，液体流向压强调节腔以触发第二传感组件，第二传感组件通过气泵降低惰性气体速率。

[0017] 本发明还公开了一种纤维纺丝方法，步骤包括：

[0018] 1）纺丝形成含有金属纤维和树脂纤维的连接层；

[0019] 2）在连接层的两端同时纺丝形成第一面层和第二面层，第一面层和第二面层均只有树脂纤维。

[0020] 作为改进，步骤1包括喷射金属流和树脂流，金属流被惰性气体流包裹，金属流冷却形成金属纤维，树脂流冷却形成树脂纤维，金属纤维和树脂纤维粘接形成混合纤维。

[0021] 作为改进，通过供气单元供应压强稳定的惰性气体流。

附图说明

[0022] 图1是本发明的结构示意图；

[0023] 图2是第二纺丝喷射装置的局部示意图；

[0024] 图3是第二喷头的截面图；

[0025] 图4是供气单元示意图；

[0026] 图5是传感单元示意图；

[0027] 图6是无纺布；

[0028] 图7是无纺布的连接层；

[0029] 图中标记：图中标记：100-第一纺丝喷射装置，200-第二纺丝喷射装置，210-第一腔体，220-第一喷头，230-第二腔体，240-第二喷头，250-泡沫陶瓷层，260-第一喷头，270-
供气单元，271-供气容腔，272-U型管，273-压强调节腔，274-第一传感组件，275-第二传感
组件，2751-感应开关，27511-泡沫树脂，27512-磁铁，27513-开关，27514-磁条，27515-弹
簧，2752-线路，2753-控制器，276-气泵，280-环形喷头，300-第三纺丝喷射装置，400-第一
集网台， 7-第一面层，8-第二面层，9-连接层，91-树脂纤维，92-金属纤维。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。

[0031] 如图1，本发明公开了一种纤维纺丝设备，包括，第一纺丝单元、第二纺丝单元、后处理单元，图中上部为第一纺丝单元，下部为第二纺丝单元.第一纺丝单元纺出含有树脂纤
维和金属纤维的连接层，第二纺丝单元同时在连接层的两侧纺丝形成只含有树脂纤维的第
一面层和第二面层，第一面层和第二面层分别和连接层结合，所述的第一纺丝单元包括第
二纺丝喷射装置200和第一集网台400，第一集网台下设有冷却腔体，冷却腔体内设有可流
动的冷却剂，第二纺丝喷射装置喷射出树脂纤维和金属纤维的混合流并在第一集网台上形
成连接层；

[0032] 第二纺丝单元包括第一纺丝喷射装置100和第三纺丝喷射装置300，连接层被运输到第二纺丝单元并向下运动，第一纺丝喷射装置和第二纺丝喷射装置分别向连接层的两端
喷射纤维流进而在连接层的两侧形成第一面层和第二面层；

[0033] 后处理单元对含有第一面层、连接层、第二面层的无纺布纤维进行热轧、热定型处理。

[0034] 如图1所示，第一纺丝单元还包括有能够改变连接层移动方向的运输装置，运输装置将连接层的水平方向移动改变为竖直方向移动。在一个优选的实施例当中，所述的冷却
剂为水、液体金属、有机液体等。

[0035] 如图2和3所示，所述的第二纺丝喷射装置包括容纳金属熔体的第一腔体210、与第一腔体连通的第一喷头220、容纳树脂熔体或溶液的第二腔体230、与第二腔体连通的第二
喷头240、供应惰性气体的供气单元270、与供气单元连通的环形喷头280，所述的环形喷头
位于第一喷头的外部，环形喷头与第一喷头同轴。第一腔体210和第二腔体230之间含有泡
沫陶瓷层隔离250，所述的泡沫陶瓷层能够进行有效的隔热，在一个优选的实施例当中，所
述的泡沫陶瓷按照重量份包括：氮化硅100份，碳化硅25-35份，发泡剂8-10份，铬0.2-2份，
钛0.2-2份，增韧剂1-2份，按照常规方式制备，其微量元素能够有效的提高泡沫陶瓷的耐温
性和隔热性。

[0036] 所述的惰性气体可以为氩气、氮气、氦气等，供气单元提供的惰性气体从环形喷头出喷出，其包裹刚刚从第一喷头喷出的金属流体，一方面能够提供一个隔离层，防止金属流
体过高温度对树脂纤维的影响，另一方面惰性气体能够对金属纤维流体进行降温。

[0037] 在本发明中，需要金属流体达到一定粘度定型的时候和树脂纤维混合，才能够使两者充分粘接定型，因此，所述的惰性气体包裹金属纤维的距离不能太长，太长的话形成完
全冷却的金属纤维，不能够和树脂纤维充分的粘接。另一方面，惰性气体包裹的距离也不能
过短，过短的话金属纤维和树脂纤维结合的时候温度过高，会破坏树脂纤维的冷却成型。因
此本发明惰性气体包裹的距离需要被控制。

[0038] 因此，在一个优选的方案中，通过控制惰性气体的供应压强，如图4所示，所述的供气单元270包括供气容腔271、压强调节腔273、U型管272，气泵276。供气容腔271和环形喷头
连通，并向环形喷头提供惰性气体，其上安装有第一传感组件274；压强调节腔273内压强能
够被固定，其上安装有第二传感组件275，U型管272两端分别和供气容腔和压强调节腔连
通，U 型管内设有调节液体，压强调节腔和供气容腔之间被所述液体阻隔；气泵276控制向
供气容腔输入惰性气体的速率。压强调节腔内的设有空气或者惰性气体等，其压强通过气
泵等被控制，具体的压强调节腔内设有一个压强测量机，其能够测量压强调节腔内的压强。
在优选的情况下，压强调节腔内的压强和供气容腔需要的压强一样，U型管两端的液体高度
相同，液体可以为水、酒精、煤油等。第一传感组件和第二传感组件控制气泵，当供气容腔内
的压强降低时，液体流向供气容腔以触发第一传感组件以通过气泵提高惰性气体速率，提
高供气容腔内的压强，当供气容腔内的压强升高时，液体流向压强调节腔273以触发第二传
感组件，第二传感组件通过气泵降低惰性气体速率，以降低供气容腔内的压强，通过上述方
法用来控制惰性气体包裹金属纤维流的距离。

[0039] 在一个优选的实施例当中，如图4所示，所述的第一传感组件或第二传感组件包括感应开关2751、线路2752、控制器2753，感应开关2751位于U型管内，当液体平面上升使得感
应开关移动，进而使得控制器被通电，控制器将信号输送给气泵。本发明为机械的控制供气
容腔内的压强，相对于感应控制，精度更高、容易调节。

[0040] 在另一个优选的实施例当中，如图5所示，所述的感应开关2751包括位于U型管内液体上的泡沫树脂27511、和泡沫树脂连接的磁体27512，位于线路上的开关27513，开关和
弹簧27515连接，并被弹簧驱动使得开关断开，磁铁吸引开关能够使得开关闭合，开关上设
有磁条27514。

[0041] 如图1所示，本发明还公开了一种纤维纺丝方法，使用本发明所述的纺丝设备，步骤包括：

[0042] 1）纺丝形成含有金属纤维和树脂纤维的连接层9，金属纤维占的比重可以根据需要调节，在一个实施例当中金属纤维占比为30%，其控制上述第一喷头和第二喷头的数量比
即可。

[0043] 2）在连接层的两端同时纺丝形成第一面层7和第二面层9，第一面层和第二面层均只有树脂纤维。

[0044] 步骤1包括喷射金属流和树脂流，金属流被惰性气体流包裹，金属流冷却形成金属纤维，树脂流冷却形成树脂纤维，金属纤维和树脂纤维粘接形成混合纤维，通过供气单元供
应压强稳定的惰性气体流。本发明连接层的目的用于将第一面层和第二面层连接。

[0045] 本实施例还公开了一种纤维无纺布，如图7，由实施例1所述的纺丝装置以及实施例2所示的纺丝方法纺丝制成，所述的无纺布包括第一面层7、第二面层8，位于第一面层和
第二面层之间的连接层9，第一面层和第二面层为树脂纤维，连接层为树脂纤维和金属纤维
交错的混合纤维，所属的树脂纤维为聚苯硫醚、聚丙烯腈、聚丙烯等，所属的金属纤维为铁、
铝等，其中连接层9包括相互粘接交错的树脂纤维91和金属纤维92，第第一面层和第二面层
的厚度为3-5mm，连接层的厚度为3-5mm，树脂纤维的直径为50μm，平均长度为10-20mm，金属
纤维的直径为50-80μm，长度为30-50mm，连接层中金属纤维的比重为20%-50%。本发明金属
纤维和树脂纤维的结合性能高，更容易发挥金属纤维的性能，制备的无纺布具有蓬松、透气
性高、定型效果好、耐高温。并且两层面层也使得无纺布表面更交的柔软，各层之间的结合
性能好，制备的无纺布具有表面柔软、定型效果好的双重性能。

[0046] 金属纤维和树脂纤维的结合性能高，更容易发挥金属纤维的性能，制备的无纺布具有蓬松、透气性高、定型效果好、耐高温，透气性也达到500L/m2.s.并且两层面层也使得无
纺布表面更交的柔软，各层之间的结合性能好，制备的无纺布具有表面柔软、定型效果好的
双重性能。

[0047] 本发明还公开了一种滤料，包括上述所述的无纺布，所属的滤料具有高耐热、强度大。