一种一次性复合毛巾材料的生产装置
技术领域
本实用新型属于非织造材料制备领域，具体涉及一种一次性复合毛巾材料的生产装置。
背景技术
现有用于擦拭巾材料的装置及工艺技术，基本上采用以下几种：
第一种方法：用吸水化学纤维和天然棉丝纤维，经梳理成网后，用针刺、水制、喷胶的方法制成具有吸水性能的无纺布，根据使用要求裁切后，制成各种不同克重、形状、大小的擦拭布；
第二种方法：采用天然植物纤维，用湿法成网设备制备湿纤层和化纤经梳理成网水刺缠结后，将二层纤维叠加在一起，用水刺的方法将两层纤维相互结合起来，制成具有一定吸水能力的复合无纺布，再根据不同的使用要求，分割成不同规格的擦拭巾；
第三种方法：将纺粘无纺布和湿法成网的纤维层贴合在一起，用水刺的方法将纺粘无纺布和湿法成网的纤维层相互结合起来，制成变形小、强度好的复合无纺布，经分切、折叠后，制成各种擦拭布。
以上不同方法制成的擦拭巾是目前常用的无纺材料，但是存在以下问题：
第一，为了增加无纺布的摩擦力，采用了压痕打网孔的办法来增加基厚度和摩擦力，但是实际效果不明显，无纺布表面仍然平滑。采用压痕的办法，虽然有明显凹凸感，但是遇水打湿后表面恢复平滑，且工艺增加了生产成本；
第二，植物纤维干态下压出的痕可以适当定型，制成各种凹凸图形的材料。但遇水打湿后，已变形的植物纤维会即刻恢复原态，从而失去凹凸感；
第三，用以上办法制成的擦拭用无纺布，只能有一面是凹凸面，另一面基本为光滑面，两面性明显；使用时只能有一个面具有一定摩擦力，影响使用效果。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有擦拭用无纺布存在的缺陷，如摩擦力不足，遇水变平滑，两面性明显等问题，并提供一种一次性复合毛巾材料的生产装置及其工艺。
本实用新型所采取的具体技术方案如下：
一种一次性复合毛巾材料的生产装置，其包括第一湿法纤维输送网、加强层放卷装置、第二湿法纤维输送网、上凹凸成形网、下凹凸成形网、烘干装置、收卷装置；所述的第一湿法纤维输送网用于输送湿法成形得到的第一湿法纤维层；所述的加强层放卷装置用于输送加强材料层；所述的第二湿法纤维输送网用于输送湿法成形得到的第二湿法纤维层；所述的第一湿法纤维输送网、加强层放卷装置、第二湿法纤维输送网位于下凹凸成形网上方前端且沿下凹凸成形网输送方向依次设置，使第一湿法纤维层、加强材料层、第二湿法纤维层能够在下凹凸成形网上从下到上依次叠加形成复合纤维层；所述的上凹凸成形网位于下凹凸成形网上方，且与复合纤维层的第二湿法纤维层上表面贴合；所述的上凹凸成形网和下凹凸成形网是透水且具有凹凸纹路的成形网；所述的上凹凸成形网和下凹凸成形网的承载面重合部分沿程设有双向水刺-真空抽吸系统，所述的双向水刺-真空抽吸系统中包括若干套成对的真空吸水箱和水刺装置，且部分水刺装置位于上凹凸成形网上方，水刺方向从上往下，部分水刺装置位于下凹凸成形网下方，水刺方向从下往上；所述的烘干装置设置于双向水刺-真空抽吸系统后方，用于对水刺后的复合纤维层进行烘干；所述的收卷装置对烘干后的复合纤维层进行收卷。
本实用新型装置的主要设计要点是将复合纤维层通过双向水刺-真空抽吸系统的上下水力同时作用，使得上湿法纤维层、下湿法纤维层分别与上成型网、下成形网贴合，在水力冲击作用下，复合纤维层上下表面会同时形成凹凸纹路，过程中，纤维层间的部分水份通过真空吸水箱吸走，形成具有凹凸面纤维相互结合的湿纤维复合层；最后经烘干设备烘干、收卷，得到复合毛巾材料。相对于背景技术中所述的现有擦拭巾材料及方法，能够显著增加最终成品表面的凹凸感和摩擦力，且由于本实用新型可以一次性实现擦拭巾材料两面凹凸成形，因此还提高了生产效率，降低了加工制作成本。
作为优选：所述的湿法成形器首选斜网和长网成型器。
作为优选，所述的第一湿法纤维输送网前端与外部第一湿法成形器的湿法纤维层输出端相连。
作为优选，所述的加强层放卷装置底部靠近第一湿法纤维层处设置转向辊，用于使加强材料层与第一湿法纤维层贴合。
作为优选，所述的第二湿法纤维输送网前端与外部第二湿法成形器的湿法纤维层输出端相连。
作为优选，所述的上凹凸成形网和下凹凸成形网均由编织线横纵交错编织而成，编织线的线径为0.3～0.9mm，线密度为4～18根/厘米。当然，网孔的规格形状、网线粗细大小可以根据实际需要进行调整，以在湿纤维复合层表面两侧形成所需的凹凸纹路为准。
作为优选，所述的上凹凸成形网和下凹凸成形网为金属网或塑料网。
作为优选，所述的双向水刺-真空抽吸系统中含有3～12套真空吸水箱和水刺装置。
作为优选，真空吸水箱采用单缝或多缝吸水箱。
作为优选，所述的烘干装置为10～50个烘筒，沿程上下交错设置，双向水刺-真空抽吸系统后方输出的复合纤维层依次绕过上下烘筒的表面。
作为优选，所述的双向水刺-真空抽吸系统中，相邻两个水刺装置的水刺方向不同。
作为优选，所述的水刺装置与真空吸水箱一一对应，布置于上凹凸成形网和下凹凸成形网的上下两侧，且水刺装置的水刺方向垂直于复合纤维层。
本实用新型中，上湿法纤维输送网、下湿法纤维输送网、上成形网、下成形网具体材质、型号可以根据其需要输送的材料及所处工况环境进行灵活选择。
本实用新型针对传统的复合材料生产装置进行了改进，使用双向水刺-真空抽吸系统，对复合纤维层的上下表面同时进行水刺，使复合纤维层中的多层材料缠结的同时，上下两面湿法纤维层均能够被凹凸成形网压制出凹凸纹路。通过该生产装置，可以无需额外的压制工序，即可一次性制得两面都有凹凸纹路的复合无纺布材料。这种复合材料具有较好的强度和粗糙纹路，能够作为一次性的环保复合毛巾材料，具有成本低、工艺简单的优点。
附图说明
图1为复合毛巾材料的生产装置结构示意图；
图2为图1中双向水刺-真空抽吸系统放大示意图；
图3为上、下凹凸成形网一种结构的平面示意图；
图4为上、下凹凸成形网一种结构的剖面示意图；
图5为湿纤维复合层的两种材料结构示意图；
本实用新型附图标记如下：
1——第一湿法纤维层2——第一湿法纤维输送网
3——加强材料层4——加强层放卷装置
5——第二湿法纤维层6——第二湿法纤维输送网
7——上凹凸成形网8——下凹凸成形网
9——湿纤维复合层10——烘干装置
11——收卷装置 12——真空吸水箱
13——水刺装置 14——复合纤维层
15——复合毛巾材料 16——双向水刺-真空抽吸系统
17——转向辊 18——横向编织线
19——纵向编织线
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1和2所示，为本实用新型一较佳实施例中的一种复合毛巾材料的生产装置，它包括第一湿法纤维输送网2、加强层放卷装置4、第二湿法纤维输送网6、上凹凸成形网7、下凹凸成形网8、烘干装置10、收卷装置11。第一湿法纤维输送网2在多个导辊的导向下循环旋转，前端与外部第一湿法成形器的湿法纤维层输出端相连，用于输送湿法成形得到的第一湿法纤维层1。在实际使用时，第一湿法纤维输送网2中一段可以直接作为湿法成型器的成型网，然后将湿法纤维层从成型区输出。加强层放卷装置4是一个由外部电机驱动的放卷辊筒，用于输送加强材料层3。加强材料层3成卷安装于放卷辊筒上，随着放卷辊筒的逐渐放卷向下输送。第二湿法纤维输送网6的形式与第一湿法纤维输送网2类似，前端与外部第二湿法成形器的湿法纤维层输出端相连，用于输送湿法成形得到的第二湿法纤维层5。
由于本实用新型的复合毛巾材料是三层纤维结构，两面均具有被水刺出凹凸花纹的湿法纤维层，中间通过加强材料层3进行缠结。因此第一湿法纤维输送网2、加强层放卷装置4、第二湿法纤维输送网6的位置需要进行一定的安排，以便于形成三层纤维结构。在本实施例中，第一湿法纤维输送网2、加强层放卷装置4、第二湿法纤维输送网6均位于下凹凸成形网8上方前端，且沿下凹凸成形网8输送方向依次设置，第一湿法纤维输送网2输送的第一湿法纤维层1最先转移至下凹凸成形网8上，其次是加强层放卷装置4输送的加强材料层3被转移至第一湿法纤维层1上表面。而且加强层放卷装置4底部靠近第一湿法纤维层1处设置转向辊17，用于使加强材料层3与第一湿法纤维层1贴合。最后是第二湿法纤维输送网6输送的第二湿法纤维层5被转移至加强材料层3上表面。由此，使第一湿法纤维层1、加强材料层3、第二湿法纤维层5能够在下凹凸成形网8上从下到上依次叠加形成复合纤维层14。第一湿法纤维输送网2、加强层放卷装置4、第二湿法纤维输送网6的输送速度应当尽量保持一致。
得到三层复合的复合纤维层14后，需要对其进行水刺和凹凸花纹压制。与传统的分段式工艺不同，该生产装置一次性进行水刺复合和水刺出花纹，以节省工序。其具体做法为：
在下凹凸成形网8上方再设置一条上凹凸成形网7，上凹凸成形网7也由导辊导向与下凹凸成形网8等速行进的，且其行进过程中底部一段距离与复合纤维层14的第二湿法纤维层5上表面贴合。上凹凸成形网7和下凹凸成形网8是透水且具有凹凸纹路的成形网，可以采用金属网或者尼龙网。
成型网的作用除了支撑纤维层之外，还起到利用自身的纹路对上下两层湿法纤维层表面进行纹路压制的作用，而压制的压力来源于水刺过程的水针压力。因此，上凹凸成形网7和下凹凸成形网8的网孔规格形状、网线粗细大小可以根据实际需要进行调整，以在湿法纤维层表面两侧形成所需的凹凸纹路为准。在本实施例中，如图3和4所示，上凹凸成形网7和下凹凸成形网8均由编织线编织而成，横向编织线18和纵向编织线19横纵十字交错，其表面的孔可以透水供水针穿透，而水针的压力作用于编织线上可以对纤维进行花纹压制。编织线的线径为0.3～0.9mm，线密度为4～18根/厘米，能够较好地实现水刺复合和纹路压制的功能。
上凹凸成形网7和下凹凸成形网8的承载面具有一段重合部分，这部分行程中复合纤维层14下表面在重力作用下置于下凹凸成形网8上，而上表面被上凹凸成形网7贴合。该重合部分沿程设有双向水刺-真空抽吸系统16，如图2所示，双向水刺-真空抽吸系统16中包括N套成对的真空吸水箱12和水刺装置13，N可以是3～12，根据实际需要调整。在这N套真空吸水箱12和水刺装置13中，部分水刺装置13位于上凹凸成形网7上方，水刺方向从上往下，部分水刺装置13位于下凹凸成形网8下方，水刺方向从下往上。而真空吸水箱12是和水刺装置13装置一一对应的，用于吸收水刺过程中产生的水，如果水刺装置13位于上凹凸成形网7上方，那么真空吸水箱12就位于下凹凸成形网8下方；反之，如果水刺装置13位于下凹凸成形网8下方，那么真空吸水箱12就位于上凹凸成形网7上方。真空吸水箱12可以采用单缝或多缝吸水箱。水刺装置13的水刺方向尽量垂直于待水刺的复合纤维层14。考虑到水刺和花纹压制的均匀性，双向水刺-真空抽吸系统16中，相邻两个水刺装置13的水刺方向不同，即上方的水刺装置13和下方的水刺装置13沿程交错设置。
复合纤维层14经过上下交错水刺后，第一湿法纤维层1、第二湿法纤维层5中部分纤维均被嵌入加强材料层3中，形成三明治式的牢固复合的结构，而且第一湿法纤维层1、第二湿法纤维层5的表面也同时被压制出花纹纹路。而选择的上凹凸成形网7和下凹凸成形网8的编织线形状不同，会导致花纹纹路也不同，参见图5所示，其分别示出了两种不同的花纹纹路，其中(a)和(b)分别由圆形断面和矩形断面的编织线压制而成。
复合纤维层14经过水刺工序后，形成了湿纤维复合层9，由于其具有大量的水分，因此需要进行烘干。烘干装置10设置于双向水刺-真空抽吸系统16后方，用于对水刺后的复合纤维层14进行烘干。在本实施例中，烘干装置10为10～50个烘筒，沿程上下交错设置，双向水刺-真空抽吸系统16后方输出的湿纤维复合层9依次绕过上下烘筒的表面，湿纤维复合层9与每个烘筒之间均具有一定的包围角。当然烘干装置10也可以选择单筒式烘房或多筒式烘房。当完成烘干工序后，湿纤维复合层9就形成了本实用新型生产的上下两面均具有凹凸花纹的一次性环保的复合毛巾材料15。收卷装置11对烘干后的复合毛巾材料15进行收卷。收卷装置11采用收卷辊筒，复合毛巾材料15末端可以缠绕于辊筒上。
需要注意的是，上述描述过程中为了叙述方便，将复合纤维层14在不同的工艺段分别命名为湿纤维复合层9、复合毛巾材料15，但这仅仅是不同工艺段的名称不同，其本质都是三层复合的复合纤维层14。
基于上述生产装置的复合毛巾材料的生产工艺，其具体过程如下：将第一湿法纤维层1、加强材料层3、第二湿法纤维层5三层材料依次贴合叠加后形成复合纤维层14，在上凹凸成形网7和下凹凸成形网8的上下夹持下向前输送，然后再通过双向水刺-真空抽吸系统16的水刺装置13上下同时进行交错水刺，使得复合纤维层14缠结的同时，第一湿法纤维层1、第二湿法纤维层5分别受到下凹凸成形网8、上凹凸成形网7的压力，复合纤维层14上下表面同时被压制出凹凸纹路；水刺过程中，纤维层间的部分水份通过真空吸水箱12吸走；复合纤维层14水刺后形成的湿纤维复合层9经烘干装置10烘干后，由收卷装置11收卷，得到成卷的复合毛巾材料15。
上述工艺中，三层纤维的原料可以根据实际需要进行选择。第一湿法纤维层1和第二湿法纤维层5的纤维原料为天然植物纤维(木浆纤维、竹浆纤维、麻浆纤维或棉浆纤维等等)或化学纤维(粘胶纤维或天丝纤维等)中的一种或多种，而加强材料层3为PLA纺粘布、PP纺粘布、ES热轧布、水刺无纺布等等。
优选的，第一湿法纤维层1和第二湿法纤维层5的制造方法为：用水将2-5mm的天然植物纤维或3-10mm化学纤维中的一种或多种混合稀释成浓度为0.03-0.1％的水溶液，经湿法成形器脱水后，形成10-100g/m2的湿法纤维层。水刺装置13可以采用压力为1-10Mpa的高压水刺头。
下面利用上述装置，结合若干实施例来展示其具体的实现方式。
实施例1
选用15g/㎡的PLA纺粘布和针叶木浆为原料，先将针叶木浆纤维经水力碎浆机分散，打浆后，浓度调整为2％，贮存，再用计量泵将分散后的木浆纤维和水混合稀释到万分之三的浓度，分别输送到#1，#2斜网成形器，脱水形成10％干度的湿纤维层，然后分别由成型器底部的第一湿法纤维输送网2和第二湿法纤维输送网6输送。将PLA纺粘布卷，放在#1,#2斜网成形器中间的加强层放卷装置4上同步放卷，三层纤维层从下到上逐层叠加形成三明治纤维层：上层为50g/㎡木浆纤维层，中间为15g/㎡PLA纤维层，下层50g/㎡木浆纤维层。然后将三层复合的纤维层，夹在上凹凸成形网7和下凹凸成形网8中间，通过从上向下的5-8个水刺头，和从下向上的5-8个水刺头，分别用3-10MPa的水针压力，将上、下层的木浆纤维层与中层的PLA纤维层结合，在纤维层相互结合的同时，由于上、下水力的作用，使得上、下层纤维分别与成形网贴合，因为成形网是凹凸的，所成形的纤维层在水力的冲击下会留下凹凸的表面，再用真空吸水箱将纤维层间的水吸走，形成干度为30％的带有凹凸面纤维相互结合的湿纤维层，再用烘干设备烘干，卷取形成120g/㎡的含水份4％左右的毛巾布原料。再经分切、折叠、包装、制成各种规格尺寸的一次性毛巾。
实施例2
选用12g/㎡的PP纺粘布，和棉浆纤维原料，将棉花纤维经切断、脱脂、制成长度为2-3mm的浓度为1％白色棉花纤维浆料，用泵将棉浆原料送到高位配浆箱，用稀释水稀释到千分之三左右浓度，再用白水进一步稀释成万分之五浓度的浆、水混合体。用冲浆泵送到#1长网成形设备和#2斜网成形设备中，将浆料中的水份去除，制成浓度为30％的克重分别为145克的纤维层，然后分别由成型器底部的第一湿法纤维输送网2和第二湿法纤维输送网6输送。同时将PP卷材置在#1、#2成形设备中间的加强层放卷装置4上同步放卷，三层纤维层从下到上逐层叠加形成三明治纤维层：上层和下次均为湿法棉花纤维层，中间为PP纺粘布层。然后将三层复合的纤维层，夹在上凹凸成形网7和下凹凸成形网8中间，上面用6个压力分别为3-8MPa的水刺头，下层面5个压力分别为3-10MPa的水刺头，分别作用在纤维层上，将上层、中层、下层纤维相交织在一起，并形成具有上、下表面都有凹凸形状的复合材料，再用真空吸水箱脱去水份，形成干度为40％的湿态毛巾布，进入温度分别为80-120℃的烘箱，进一步烘干，制成干度为95％的材料、卷取、分切、折叠、制成各种规格的棉表层毛巾。
实施例3
选用25g/㎡的ES热轧布，和1.7d×5mm粘胶纤维原料：
先将短切粘胶纤维用水稀释分散，浓度为2％，贮存在连续搅拌的贮罐中，再用计量泵送至抄前池，同时加入回用白水，进一步稀释成千分之三浓度的混合料；再用冲浆泵将混合料送至#1、#2斜网成形器，同时加入白水，使进入斜网成形器的混合料浓度降低到万分之三，经120目成形网脱水，形成纤维含量为50g/㎡，干度为20％的湿纤维网，然后分别由成型器底部的第一湿法纤维输送网2和第二湿法纤维输送网6输送。同时将25g/㎡的ES热轧布成卷置在#1、#2成形设备中间的加强层放卷装置4上同步放卷，三层纤维层从下到上逐层叠加形成三明治纤维层：上层和下次均为湿法粘胶纤维层，中间为ES热轧布；将三层结构的材料夹在上凹凸成形网7和下凹凸成形网8中间，选用6道向上和6道向下的水刺头，压水分别为3MPa-10MPa，水针板孔径选用0.01mm，孔间距选用0.6mm，经过水刺后，使三层纤维相互缠结，同时由于水刺网具有一定的凹凸花形，在水刺过程中，纤维间受水压作用，也形成凹凸花形，再经真空吸水箱，压力为-3MPa抽吸，使纤维含水量降到30％，离开水刺网后的湿态复合材料，再经六道直径2M的穿透烘筒烘干、卷取、分切加工后，成为手感柔软的一次性毛巾。
实施例4
选用25g/㎡的粘胶水刺无纺布，和木浆纤维和粘胶纤维为原料，先将木浆纤维用水力碎浆机加水后分散，配成浓度为3％的浆水混合物，放入贮存罐；再将3mm的粘胶纤维用水分散后，配成浓度为2％的混合入，放带有上、下搅拌的贮存罐。分别用二台计量泵，将木浆混合液进一步稀释成千分之三的液体，打入#1长网成形器，经喷浆口喷到带有振动的成形网上，经网部真空脱水后，形成纤维含量为40g/㎡的湿纤维层，然后由第一湿法纤维输送网2输送；将粘胶纤维混合液用冲浆泵打入#2斜网成形器中，同时用白水泵将白水与混合液混合，形成浓度为万分之二的浆水混合液，通过#2斜网成形器的成形网脱水，形成纤维含量为55g/㎡的湿纤维层，然后由第二湿法纤维输送网6输送。同时将水刺无纺布放入#1长网成形器和#2斜网成形器的中间的加强层放卷装置4上同步放卷，三层纤维层从下到上逐层叠加形成三明治纤维层：下层为木浆纤维层，中间为粘胶水刺无纺布，上层为粘胶纤维层。将三层叠加的复合材料夹在上凹凸成形网7和下凹凸成形网8中间，使上、下成形网紧紧夹住纤维层，同时分别用从上向下的5道，压力分别为4MPa-8MPa的水刺，从下往上8道，压力分别为2MPa-12MPa的水刺，经上下水刺后，三层材料相互结合，同时由于水刺成形网具有凹凸花纹，使复合材料二面也有相应的凹凸花纹，再经真空吸水箱脱水后，烘干、卷取、分切、折叠、制成具有两面不同材质，不同手感的一次性毛巾。
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
