一种纳米纤维无纺布及其制备方法.pdf

本发明公开了一种纳米纤维无纺布及其制备方法，纳米纤维无纺布至少设有纳米纤维层，所述纳米纤维层的生产包括以下步骤：步骤10，原料制备；步骤20，压力挤出；步骤30，喷丝成网；步骤40，压合成布；步骤50，收料；其中，压力挤出时，在喷头的喷孔四周设有高压出气口；还包括静电发生器，喷头上接有静电发生器的金属电极，接收板接有静电发生器的接地电极；其中的喷头上还设有超声波发生器。本发明采用了整体式加工方法，缩短了纳米纤维无纺布的加工过程，更适合小批量生产，有利于产品的多样化生产，而且生产成本低。当需要加工复合式纳米纤维无纺布时采用同步喷射成形的方式，提高了生产过程的柔性，适合品种多样化的无纺布生产。

权利要求书1.  一种纳米纤维无纺布的制备方法，所述的纳米纤维无纺布至少设有纳米纤维层，其特征在于所述纳米纤维层的生产包括以下步骤：步骤10，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；步骤20，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；步骤30，喷丝成网，将纤维丝喷在接收板上，形成纳米纤维网丝；步骤40，压合成布，将纳米纤维网丝送入滚压筒，进行压合，制成纳米纤维无纺布；步骤50，收料，对压合之后的布料进行切边，收料成卷；其中，压力挤出时，在喷头的喷孔四周设有高压出气口，高压喷出的气流对喷射出的纤维丝进行拉伸作用，形成纳米纤维丝；还包括静电发生器，喷头上接有静电发生器的金属电极，接收板接有静电发生器的接地电极；其中的喷头上还设有超声波发生器，以促进液体原料从喷头上的喷孔喷出，其中的接收板在牵引机构的作用下，连续移动。2.  根据权利要求1所述的一种纳米纤维无纺布的制备方法，其特征在于所述的纳米纤维无纺布还包括有微米纤维层，所述微米纤维层的生产过程包括：步骤10A，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；步骤20A，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；步骤30A，喷丝成网，将纤维丝喷在接收板的纳米纤维网丝上，形成微米纤维网丝，尚处于高温状态的微米纤维网丝与纳米纤维网粘接在一起；其中，接收板先经过纳米纤维层的喷射位置，再经过微米纤维层的喷射位置，形成纳米纤维层与微米微米纤维层的混合结构。3.  根据权利要求2所述的一种纳米纤维无纺布的制备方法，其特征在于所述的纳米纤维层的纳米纤维线径为100nm至1um之间；所述的微米纤维层的微米纤维线径为5um至50um之间。4.  根据权利要求3所述的一种纳米纤维无纺布的制备方法，其特征在于还包括工作参数调整步骤，在工作参数调整时，采用带有放大成像组件的高速相机对准被吸附在接收板上，进行纤维丝的形状采集，通过形状的比较和分析，进而调整相关的工作参数；工作参数包括固体原料的加热温度、压出挤出装置的挤出压力、出气口的气压和固体原料的组份及其比例。5.  根据权利要求2所述一种纳米纤维无纺布的制备方法，其特征在于所述的纳米纤维无纺布采用三层结构，包括位于中间的纳米纤维层和位于纳米纤维层两侧的微米纤维层；包括第二组的微米纤维层的生产加工步骤：步骤10B，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；步骤20B，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；步骤30B，喷丝成网，将纤维丝喷在转接板的纳米纤维网丝上，形成微米纤维网丝，尚处于高温状态的微米纤维网丝与纳米纤维网粘接在一起；其中，转接板与接收板对接，在步骤30A和步骤30B之间设有一个翻转180度并且呈90度垂直的过渡装置。6.  根据权利要求5所述一种纳米纤维无纺布的制备方法，其特征在于所述的过渡装置采用若干个呈一定偏转角度的滚筒。7.  一种纳米纤维无纺布，其特征在于包括三层结构，包括位于中间的纳米纤维 层和位于纳米纤维层两侧的微米纤维层；所述的纳米纤维层的纳米纤维线径为100nm至1um之间；所述的微米纤维层的微米纤维线径为5um至50um之间。

说明书一种纳米纤维无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无纺布及其制备方法，尤其涉及一种纳米纤维无纺布及其制备方法。
背景技术
现有技术中，无纺布的制备过程包括有聚合物喂入---熔融挤出---纤维形成---纤维冷却---成网---加固成布。
纳米纤维又分为纳米尺寸纤维和纳米构造纤维。纳米尺寸纤维定义为直径1nm到100nm长度为直径的100倍以上的纤维状物质。但是根据使用用途，直径100nm到1000nm的纤维我们也把它称为纳米纤维。纳米构造纤维是指一般直径的纤维上表面或内部构造上具有纳米特点的纤维。中国专利局的专利公告号CN204224755U文件，公开了一种熔融静电纺丝装置，用于加工纳米纤维。然而将纤维变成无纺布还需要一系列的加工过程，将纤维成形与无纺布的成形过程分开，会增加生产成本，导致不必要的物料中转费用。
因此，有必要提供一种全程制备纳米纤维无纺布的制备方法及其产品。
发明内容
为了弥补上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种纳米纤维无纺布及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种纳米纤维无纺布的制备方法，所述的纳米纤维无纺布至少设有纳米纤维层，所述纳米纤维层的制备包括以下步骤：
步骤10，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；
步骤20，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；
步骤30，喷丝成网，将纤维丝喷在接收板上，形成纳米纤维网丝；
步骤40，压合成布，将纳米纤维网丝送入滚压筒，进行压合，制成纳米纤维无纺布；
步骤50，收料，对压合之后的布料进行切边，收料成卷；
其中，压力挤出时，在喷头的喷孔四周设有高压出气口，高压喷出的气流对喷射出的纤维丝进行拉伸作用，形成纳米纤维丝；还包括静电发生器，喷头上接有静电发生器的金属电极，接收板接有静电发生器的接地电极；其中的喷头上还设有超声波发生器，以促进液体原料从喷头上的喷孔喷出，其中的接收板在牵引机构的作用下，连续移动。
其进一步技术方案为：所述的纳米纤维无纺布还包括有微米纤维层，所述微米纤维层的制备过程包括：
步骤10A，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；
步骤20A，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；
步骤30A，喷丝成网，将纤维丝喷在接收板的纳米纤维网丝上，形成微米纤维网丝，尚处于高温状态的微米纤维网丝与纳米纤维网粘接在一起；
其中，接收板先经过纳米纤维层的喷射位置，再经过微米纤维层的喷射位置，形成纳米纤维层与微米纤维层的混合结构。
其进一步技术方案为：所述的纳米纤维层的纳米纤维线径为100nm至1um之间；所述的微米纤维层的微米纤维线径为5um至50um之间。
其进一步技术方案为：还包括工作参数调整步骤，在工作参数调整时，采用带有放大成像组件的高速相机对准被吸附在接收板上，进行纤维丝的形状采集，通过形状的比较和分析，进而调整相关的工作参数；工作参数包括固体原料的加热温度、压出挤出装置的挤出压力、出气口的气压和固体原料的组份及其比例。
其进一步技术方案为：所述的纳米纤维无纺布采用三层结构，包括位于中间的纳米纤维层和位于纳米纤维层两侧的微米纤维层；包括第二组的微米纤维层的制备加工步骤：
步骤10B，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；
步骤20B，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；
步骤30B，喷丝成网，将纤维丝喷在转接板的纳米纤维网丝上，形成微米纤维网丝，尚处于高温状态的微米纤维网丝与纳米纤维网粘接在一起；
其中，转接板与接收板对接，在步骤30A和步骤30B之间设有一个翻转180度并且呈90度垂直的过渡装置。
其进一步技术方案为：所述的过渡装置采用若干个呈一定偏转角度的滚筒。
本发明的一种纳米纤维无纺布，包括三层结构，包括位于中间的纳米纤维层和位于纳米纤维层两侧的微米纤维层；所述的纳米纤维层的纳米纤 维线径为100nm至1um之间；所述的微米纤维层的微米纤维线径为5um至50um之间。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明一种纳米纤维无纺布的制备方法采用了整体式加工方法，缩短了纳米纤维无纺布的加工过程，更适合小批量生产，有利于产品的多样化生产，而且生产成本低。在将原料加热液化之后，利用高压喷射成形，并利用高压气流进一步拉伸纤维丝，使其变得更加细小，更趋向于纳米尺寸。当需要加工复合式纳米纤维无纺布(一层纳米纤维层和一层微米纤维层或二层微米纤维层结合而成的复合式结构)时，采用同步喷射成形的方式，可以先让纳米纤维丝喷射在接收板上成为纳米纤维层，再于纳米纤维层的一侧或二侧喷射成为微米纤维层，中间不需要停留，不需要转换物料，极大地提高了生产过程的柔性，适合品种多样化的无纺布生产。尤其是三层的纳米纤维无纺布结构，利用翻转方式，实现无纺布坯料进行回折180度，并加带90度旋转的角度偏转，在一个占用空间很小的区域，完成复杂的纳米纤维无纺布的加工。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明一种纳米纤维无纺布及其制备方法具体实施例的流程示意图(单层结构)；
图2为本发明一种纳米纤维无纺布及其制备方法具体实施例的流程示意图(双层结构，二个同步的喷射成丝的过程)；
图3为本发明一种纳米纤维无纺布及其制备方法具体实施例的流程示意图(三层结构，三个同步的喷射成丝的过程)；
图4为图3实施例中，接收板、过渡装置和转换板的结构示意图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1所示，一种纳米纤维无纺布的生产方法，纳米纤维无纺布设有纳米纤维层，所述纳米纤维层的生产包括以下步骤：
步骤10，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；
步骤20，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；
步骤30，喷丝成网，将纤维丝喷在接收板上，形成纳米纤维网丝；
步骤40，压合成布，将纳米纤维网丝送入滚压筒，进行压合，制成纳米纤维无纺布；
步骤50，收料，对压合之后的布料进行切边，收料成卷；
其中，压力挤出时，在喷头的喷孔四周设有高压出气口，高压喷出的气流对喷射出的纤维丝进行拉伸作用，形成纳米纤维丝；还包括静电发生器，喷头上接有静电发生器的金属电极，接收板接有静电发生器的接地电极；其中的喷头上还设有超声波发生器，以促进液体原料从喷头上的喷孔喷出，其中的接收板在牵引机构的作用下，连续移动。
如图2所示的实施例，加工出来的无纺布具有二层结构，即纳米纤维无纺布还包括有微米纤维层，所述微米纤维层的生产过程包括：
步骤10A，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；
步骤20A，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；
步骤30A，喷丝成网，将纤维丝喷在接收板的纳米纤维网丝上，形成微米纤维网丝，尚处于高温状态的微米纤维网丝与纳米纤维网粘接在一起；
其中，接收板先经过纳米纤维层的喷射位置，再经过微米纤维层的喷射位置，形成纳米纤维层与微米纤维层的混合结构。纳米纤维层的纳米纤维线径为100nm至1um之间；微米纤维层的微米纤维线径为5um至50um之间。
于其它实施例中，还包括工作参数调整步骤，在工作参数调整时，采用带有放大成像组件的高速相机对准被吸附在接收板上，进行纤维丝的形状采集，通过形状的比较和分析，进而调整相关的工作参数；工作参数包括固体原料的加热温度、压出挤出装置的挤出压力、出气口的气压和固体原料的组份及其比例。
如图3所示的实施例中，加工出来的纳米纤维无纺布采用三层结构，包括位于中间的纳米纤维层和位于纳米纤维层两侧的微米纤维层；在图2实施例的基础上，还包括了第二组的微米纤维层的生产加工步骤：
步骤10B，原料制备，将固体原料进行加热，成为稳定的液态；
步骤20B，压力挤出，将液态原料送入压力挤出装置，通过压力挤出装置的喷头的喷孔喷射成纤维丝；
步骤30B，喷丝成网，将纤维丝喷在转接板的纳米纤维网丝上，形成微米纤维网丝，尚处于高温状态的微米纤维网丝与纳米纤维网粘接在一起；
其中，转接板C与接收板A对接，在步骤30A和步骤30B之间设有一个翻转180度并且呈90度垂直的过渡装置B。也即，在水平方向，转接板高于接收板的位置，并且移动方向呈垂直关系(如图4所示)。
其中的过渡装置采用由若干个呈一定偏转角度的两组滚筒构成，也可以采用弯曲成形的若干个导料杆(分为两组)构成。在收料端的牵引作用下，无纺布坯料从滚筒或导料杆中间穿过，实现无纺布坯料的翻转，在转换接板承载无纺布坯料另一侧的一个微米纤维层的静电喷射成形。
本发明还公开了一种纳米纤维无纺布，包括三层结构，包括位于中间的纳米纤维层和位于纳米纤维层两侧的微米纤维层；纳米纤维层的纳米纤维线径为100nm至1um之间；所述的微米纤维层的微米纤维线径为5um至50um之间。即图3实施例所加工获得的无纺布。
综上所述，本发明一种纳米纤维无纺布的生产方法采用了整体式加工方法，缩短了纳米纤维无纺布的加工过程，更适合小批量生产，有利于产品的多样化生产。在将原料加热液化之后，利用高压喷射成形，并利用高压气流进一步拉伸纤维丝，使其变得更加细小，更趋向于纳米尺寸。当需要加工复合式纳米纤维无纺布(一层纳米纤维层和一层微米纤维层或二层微米纤维层结合而成的复合式结构)采用同步喷射成形的方式，可以先让纳米纤维丝喷射在接收板上成为纳米纤维层，再于纳米纤维层的一侧或二侧喷射成为微米纤维层，中间不需要停留，不需要转换物料，极大地提高了生产过程的柔性，适合品种多样化的无纺布生产。尤其是三层的纳米纤维无纺布结构，利用翻转方式，实现无纺布坯料进行回折180度，并加带90度旋转的角度偏转，在一个占用空间很小的区域，完成复杂的纳米纤维无纺布的加工。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。