一种絮片加工设备及加工方法和所加工的絮片
技术领域
本发明涉及一种絮片加工设备及加工方法，本发明还涉及利用所述设备和方法所加工的絮片。
背景技术
首先，传统涤纶喷胶棉在烘干、定形过程中，要经过数十道金属辊筒和橡胶紧密接触不断摩擦，加之织物在高温下含水率低，导电性差，电荷难于泄漏，这样就造成静电荷的不断聚集。在操作部位静电电压过高时，操作工人经常会遭到强烈的电击。此外，静电引起的排斥和吸引还会造成织物的折叠困难，影响加工过程和产品质量。目前，在喷胶棉梳理的加工操作中，一般采用喷淋的方式进行润滑，避免因摩擦产生的静电和粉尘。但这种操作方式，不仅效率低，消除静电的效果不明显，而且设备还会因沾水而锈蚀，影响使用寿命。中国专利CN203128714U还公开了一种通过高压电晕放电消除静电的装置。
其次，现有技术中的静电纺丝工艺通过稳定持续的定向电场，可以使流体溶剂快速挥发，经“泰勒锥”形成更细的丝束，但在絮片加工过程中溶剂过度挥发会直接导致成膜助剂或粘合剂失去流动性，附着于絮片表层；且喷丝头尖端易被溶液堵住，不利于连续加工。
再次，现有技术中MaxChargeTM喷嘴为气流辅助式静电喷嘴，其利用静电吸附原理并通过气流辅助导流实现将液体喷淋于作物叶片表面，很好地解决了雾滴漂移和喷雾分布一致性的问题，但是该技术仅可将液体喷淋于物体表面。
以上现有技术中的静电纺丝、静电喷雾操作均可在开放环境进行。
最后，利用现有技术中的设备和方法加工絮片时，为达到絮片保暖性好、蓬松性好、手感柔软的效果，必须对纤维的纤度、长度、卷曲度、截面形状以及表面处理状态等进行筛选，因此原料的选择受到限制。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种可灵活选择原料并可达到絮片蓬松无静电的絮片加工设备及加工方法，本发明的另一目的是提供了一种利用所述设备及方法所加工的絮片。
技术方案：本发明的絮片加工设备，包含静电场单元、铺棉单元、内环境调控单元和输液单元，其中所述静电场单元包含有高压发生器、电极和绝缘箱体，高压发生器设有高压发生器输出端，电极位于绝缘箱体内并且与高压发生器输出端相连；其中所述铺棉单元包含导电金属网，导电金属网位于绝缘箱体内且接地或接微电压；其中所述设备内环境调控单元包含有进风口、抽风口和抽风设备，进风口位于绝缘箱体上，进风口与电极同侧，均位于导电金属网接触絮片的一侧，抽风口位于导电金属网不接触絮片一侧的绝缘箱体空间内，并且抽风口、绝缘箱体和抽风设备依次通过管路连接；其中所述输液单元包含挤出装置、储液间和出液装置，出液装置与电极连接。
优选，所述静电场单元还包含电极滑轨，电极滑轨位于绝缘箱体内，供电极移动。
优选，所述铺棉单元中还包含金属网滑轨，金属网滑轨位于绝缘箱体内，供导电金属网移动。
优选，所述设备内环境调控单元还包括加热装置，其位于进风口，与抽风设备构成热风循环。
优选，所述设备内环境调控单元中的抽风口、绝缘箱体、抽风设备、进风口依次通过管路连接构成循环。
优选，所述设备内环境调控单元还包含出风口和气阀，出风口位于进风口和抽风设备连接管道之间，与外部环境相通；气阀位于进风口、抽风设备和出风口三者相通的管路中。
本发明的絮片加工方法，其包括以下步骤：
1)将复合纤维组置于接地或接微电压的导电金属网上，粘合剂经出液装置喷出，经高压发生器输出端所接电极带上电荷，均匀喷洒到复合纤维组表面；
2)通过抽风设备对步骤1)所得的复合纤维絮片作负压抽风，然后将复合纤维絮片翻面，重复步骤1)至步骤2)一次或多次；
3)将步骤2)所得的粘结成型的复合纤维絮片各侧面进行按压熨烫固化作业，得成品絮片。
优选，步骤1)中所述高压发生器所加电压为-15kV～15kV，所述粘合剂为粘度10cP～200cP的丙烯酸酯，并且可进一步稀释。
优选，步骤2)中所述负压抽风的风压为：0.5Pa-1.5Pa，操作温度为常温至140℃。
本发明的利用上所述絮片加工设备和方法所加工的絮片，绝干条件下棉纤维：涤纶纤维的质量比为0～1：0～4，粘合剂在成品中的干基含量10％～20％。
首先，现有技术均为各种消除纤维静电的方法和设备，而本发明的絮片加工设备及加工方法则是主动让纤维带电，利用电荷排斥作用蓬松纤维。其次，本发明的絮片加工设备及加工方法虽然利用了定向电场，但同时避免了溶剂的过度挥发，利用真空吸液使絮片保证一定的含水率，从而使电荷能够转移到下层纤维及金属网上，实现动态平衡。再次，絮片不只是表层结构，内部也需要成膜助剂或粘合剂的渗透来实现纤维之间的粘结，单独使用现有技术中的喷嘴无法满足絮片的加工需求，本发明的絮片加工设备及加工方法虽然利用了气流，但气流的主要作用是辅助絮片上的液滴渗透，而非对喷出液滴的导向作用。最后，本发明的絮片加工设备及加工方法对原料选择灵活，可根据原料的电导率对原料种类和配比进行选择，原料达到合适的电导率即可。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)本发明的絮片蓬松度好。
(2)本发明的加工设备可使絮片静电易于转移释放，避免静电累积。
(3)本发明的加工设备可使成膜剂或粘合剂溶液的喷洒更均匀。
(4)本发明的加工方法对原料纤维选择灵活，限制小。
附图说明
图1为本发明的设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，挤出装置1连接储液间2，储液间2连接有出液装置14，出液装置14与电极3连接。电极3、电极滑轨4、导电金属网5和金属网滑轨6位于绝缘箱体内，电极3连接在电极滑轨4上，导电金属网5连接在金属网滑轨6上，导电金属网5与电极3同侧的一面铺有絮片。进风口7位于绝缘箱体上，进风口7与电极3同侧，抽风口8位于导电金属网5不接触絮片一侧的绝缘箱体空间内，抽风口8、绝缘箱体和抽风设备10依次通过管路连接。进风口7还可以设置有加热装置，其与抽风设备10构成热风循环。抽风口8、绝缘箱体、抽风设备10和进风口7还可以依次通过管路连接构成循环。在此种实施方式中，设备中还可以包含出风口12和气阀11，出风口12位于进风口7和抽风设备10连接管道之间，与外部环境相通；气阀11位于进风口7、抽风设备10和出风口12三者相通的管路中。高压发生器9设有高压发生器输出端13，高压发生器输出端13与电极3连接。
粘合剂储存于储液间2中，经挤出装置1按一定速度挤出储液间2，由出液装置14输送至电极3喷出。电极3经导线与高压发生器输出端13相连，使喷出的液滴带上电荷，因为电荷排斥作用，液滴分散成细小液滴。后主要受电场力作用，可辅助以吹风，使液滴向导电金属网5所在方向移动，过程中可允许部分溶液挥发。细小液滴将电荷转移到絮片上，絮片纤维受电荷排斥作用，相互排斥，变得蓬松。也可采用交替吹吸穿透热风循环方式，风速可间歇控制并与输液单元相协调，因此不会因风力作用而使棉花过干板结。抽气的主要目的是帮助液滴渗透到絮片内层、初步干燥以及对细小液滴有一定的导向作用。电极滑轨4供电极3移动，金属网滑轨6供导电金属网5移动，辅助以机械电控使粘合剂均匀铺布于絮片上。导电金属网5接地或接微电压，高压发生器9可接地。当进风口7通过管路与抽风设备10、抽风口8、绝缘箱体构成循环时，气阀11控制体系压强，抽风设备10控制体系内风向及风速，出风口12保证体系内与外界空气交换。进风口7设有电阻丝、浴霸灯泡等加热装置，用于控制绝缘箱体内部、絮片表面温度。可设置两套及以上管路，冷风热风交替循环，以满足不同的工艺需求。绝缘箱体大小、形状可调整，其目的在于维持设备内环境温度，抽风时形成稳定气流，避免带电液滴被其他接地的部件吸引，减少设备外环境的影响。负压抽风的风压、时间，取决于温度、絮片厚度、粘合剂粘度。
电极3与导电金属网5所接电压需形成较大电压差，使粘合剂液滴沿电压差方向移动。电极3可接-15kV至15kV高压，所接电压需综合根据选用的粘合剂粘度、出液速度、体系温度等因素进行调整。电极3接相同数值的负高压和正高压对液滴的分散效果相似，仅是喷液形态存在差异，若加负高压，细小液滴不易飞散至通了微正压的金属网之外。
导电金属网5可接地或接微电压，所接微电压为-70V至70V。若加工的絮片电导率较小，如纯涤纶，导电金属网5可接微负电压或接地；而像天然纤维如纯棉，电导率较大，为达到同样的蓬松效果，导电金属网5可接微正电压。
絮片原料质量比，主要考虑原料纤维在粘合剂润湿和干燥条件下的电导率，以实现电荷传输的动态平衡。原料纤维选择灵活，可按所需比例混合，达到合适的电导率即可。脱脂棉、改性棉因为去除了包覆的棉脂，电导率要小于天然原棉，通过天然原棉与涤纶共混可达到预期的电导率，电导率越低，达到电荷动态平衡和蓬松效果所需液滴传递的电荷越少。
本发明的絮片加工方法中，步骤1)至步骤2)综合考虑实际粘合剂浓度可采用交替重复方式，与3D打印相类似，即铺一层或数层纤维后，喷出粘合剂，高温负压抽风蓬松干燥后再铺一层或数层纤维重复上述操作，直至达到目标絮片厚度。负压抽风的风压、时间，取决于温度、絮片厚度、粘合剂粘度。考虑到电导率需求，棉与涤纶等化纤可以不按比例预先互混，而是将未共混的不同种类纤维交替层叠进行步骤1)至步骤2)操作。本发明的絮片加工方法中的粘合剂，可在现有技术的粘合剂粘度基础上做进一步稀释，但需考虑絮片厚度、絮片电导率、体系温度等因素。
实施例1
原料采用改性棉，粘合剂在成品中的干基含量18％，粘合剂粘度153.3cP，高压发生器所加电压13kV，导电金属网接电压70V，负压抽风的风压为1.2Pa，采用铺片、上粘合剂交替方式，抽风时间为10s～30s，并随絮片厚度、所铺层数逐级增加。为后续检测，制得的絮片单位质量为167.4g/m2。
测得压缩率46.6％，回复率73.0％，符合国标一等品标准。
实施例2
喷胶棉原料质量比，绝干条件下天然棉纤维：涤纶纤维＝1：0.3，粘合剂在成品中的干基含量14.8％，粘合剂粘度134.3cP，高压发生器所加电压-10kV，导电金属网接地，负压抽风的风压为1.5Pa，采用先铺片至目标厚度、后上粘合剂烘干的方式，抽风时间为180s。为后续检测，制得的絮片单位质量为160.2g/m2。
测得压缩率41.7％，回复率76.8％，符合国标一等品标准。
实施例3
喷胶棉原料质量比，绝干条件下天然棉纤维：涤纶纤维＝1：4，粘合剂在成品中的干基含量10.9％，粘合剂粘度90.4cP，高压发生器所加电压9kV，导电金属网接微负压，负压抽风的风压为1.0Pa，采用铺片、上粘合剂交替方式，抽风时间为10s～20s，后经柔软接地的金属丝穿刺除静电。为后续检测，制得的絮片单位质量为150.3g/m2。
测得压缩率40.5％，回复率78.8％，符合国标一等品标准。
实施例4
喷胶棉原料质量比，绝干条件下天然棉纤维：涤纶纤维＝1：2，粘合剂在成品中的干基含量10.9％，粘合剂粘度90.4cP，高压发生器所加电压9kV，导电金属网接微负压，负压抽风的风压为1.0Pa，棉纤与化纤不预先互混，每两层棉纤另加一层涤纶层叠，再上粘合剂，抽风时间10s～20s，后经柔软接地的金属丝穿刺除静电。为后续检测，制得的絮片单位质量为157.0g/m2。
测得压缩率40.3％，回复率75.3％，符合国标一等品标准。
实施例5
原料选择纯涤纶，粘合剂在成品中的干基含量18.7％，粘合剂粘度90.4cP，高压发生器所加电压5kV，导电金属网接微负压，负压抽风的风压为1.0Pa，采用铺一层纤维上一层粘合剂交替进行的方式，每次抽风时间10s～20s，后经柔软接地的金属丝穿刺除静电。为后续检测，制得的絮片单位质量为154.2g/m2。
测得压缩率37.7％，回复率82.3％，符合国标合格品标准。
