一种节能型微纳米熔喷生产设备及其工作原理
技术领域
本发明属于安全防护功能材料领域，涉及熔喷生产设备的改进，特别是指一种节能型微纳米熔喷生产设备及其工作原理。
背景技术
疫情带动安全防护材料生产加工技术的全球需求。为应对病毒产生的环境污染，空气中的粉尘、化学物质、有害微生物等对人们的健康产生了不良影响。有效控制空气中的有害物质是有待解决的重大问题。
过滤吸附材料广泛应用于石油工业的采油、炼油、贮油运输产生的污水，另外油轮压舱水、洗舱水、机械工业的冷润滑液、轧钢水，电镀污水及粮油加工、皮革、造纸、纺织、食品加工等多行业污水均可应用。空气过滤器和过滤材料如口罩的应用是净化空气的重要手段。普通空气过滤材料对于细小微粒的去除不够彻底，而且过滤材料上容易孳生有害微生物，存在二次污染的可能。而驻极体空气过滤材料为解决这一难题提供了可能。通过对空气过滤材料进行静电驻极处理，使材料内能够长期储存空间电荷和偶极电荷，利用电荷的静电力作用捕集尘粒等性能，使得驻极体空气过滤材料具有高效、低阻、节能等优点。但现有的驻极体空气过滤材料电荷存储性能一般，性能不够稳定，电荷易衰减，这与驻极体空气过滤材料的特征参数有很大关系，包括材料的表面结构、材料的分子结构、材料的厚℃以及填料等。常用的静电驻极方法有电晕放电、静电纺丝和热极化等，其中静电纺丝利用高压电在纺丝过程中将大量空间电荷注入纤维中，空间电荷易被纤维内部的深陷阱捕获，同时可诱导偶极极化而产生极化电荷，进而制得驻极体过滤材料。但驻极体过滤材料在使用及储存过程中，由于空气中存在的水分以及微粒等与驻极体材料直接接触，使得驻极材料中表面电荷逸散加快，从而使驻极效应衰减变快，最终导致滤料过滤效率不稳定。
熔喷空气滤料因其工艺简便、产量高、一步成型、强℃高等特点在空气过滤领域上有得到了广泛应用。典型熔喷滤料的最小平均纤维直径为1-2μm，较纤维直径范围在100-500nm间的静电纺滤料存在一定差距，为得到更高过滤性能的熔喷滤料，细化纤维直径成为了现今亟需解决的难题。目前熔喷细化纤维直径的方法主要有模头改造、静电、后处理等，但这些制备方法不仅工艺复杂且成本相对较高。
熔喷法制备非织造材料工艺是聚合物挤压法非织造工艺中的一种，起源于 20 世纪 50 年代初。美国海军实验室研究首先开发用于收集上层大气中放射性微粒的过滤材料，1954 年发表研究成果。20 世纪 60 年代中期，美国 ESSO 公司 ( 今 Exxon 公司 )进一步对这一工艺进行改进，并取得了相关的美国专利。20 世纪 80 年代后期，由于熔喷法非织造布市场的开发，一些非织造布机械制造商开始参与熔喷法生产设备的制造，其中有美国的Accurate 公司和 J & M 公司，德国的Reifenhaeuser 公司等。从 20 世纪 80年代开始，熔喷法非织造布迅速增长。美国的 Kimble-clark 公司为了克服熔喷法非织造布强力低的缺点，
开发了熔喷非织造布与纺丝成网非织造布叠层材料，即 SMS 复合材料，大量应用于手术服、过滤材料等，有力地推动了熔喷非织造布的发展。
我国熔喷法非织造工艺研究始于 20世纪 70年代中期，80年代中后期，熔喷法非织造布在我国得到推广应用，主要产品有过滤材料、医疗卫生用材料、环境保护材料、服装材料、擦拭材料、吸油材料、保暖材料、电池隔膜等。进入 90 年代，随着熔喷技术的成熟，我国完成了宽幅熔喷生产线的研制。尤其是近年来环境空气净化的需要，空气过滤材料的需求迅猛增长，导致熔喷生产设备的快速发展。目前我国现有熔喷法非织造布生产线已达1000多条。
熔喷无纺布是一种高附加值、高科技的产品，随着熔喷织造材料应用领域的不断扩展，新材料的研究越来越被重视，熔喷新产品的开发已经成为每个熔喷厂家的重中之重。
但是，常规熔喷机存在电能消耗巨大量大、成本高等问题。
发明内容
本发明提出一种节能型微纳米熔喷生产设备及其工作原理，解决了传统熔喷设备加热装置14热量散失在车间，耗能超高的关键技术问题。实现仅传统设备能耗的10分之1的能耗完成加工高性能产品。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种节能型微纳米熔喷生产设备，包括熔喷机本体，还包括螺杆机本体上设置的热能回收罩和热风循环净化装置，其中熔喷机本体包括螺杆挤出机、上料料斗、熔喷模头组合件、加热装置、热风装置、网帘、静电驻极机以及收卷装置，热风循环净化装置包括风机组、过滤器组、保温箱、真空负压箱及连接管道。
所述风机组包括罗茨风机、抽风机Ⅰ、抽风机Ⅱ和抽风机Ⅲ，过滤器组包括过滤器Ⅰ、过滤器Ⅱ、过滤器Ⅲ和过滤器Ⅳ。
所述热能回收罩内包括有螺杆挤出机、熔喷模头组合件和加热装置，熔喷模头组合件包括过滤器Ⅳ、计量泵和熔喷模头，热能回收罩为不锈钢制成的罩体，罩体的外层涂覆有绝热层，绝热层为绝热涂料。
所述热能回收罩通过管道与真空负压箱上方的保温箱相连，真空负压箱为两个并排设置，真空负压箱位于网帘的上下网帘中间，网帘的上网帘从保温箱和真空负压箱之间穿过。
两个真空负压箱通过Y型管道与罗茨风机相连，Y型管道与两个真空负压箱相连的接口处分别设有抽风机Ⅰ和抽风机Ⅱ、与罗茨风机的接口处设有过滤器Ⅲ。
真空负压箱上还设有过滤器Ⅰ，热能回收罩与保温箱之间的连接管道上设有过滤器Ⅱ和抽风机Ⅲ。
所述的节能型微纳米熔喷生产设备的工作原理，聚丙烯粒料通过上料料斗喂入螺杆挤出机，经螺杆加热装置加热熔融、均匀共混，聚丙烯粒料变成高流动性熔体态，该流体经过滤器Ⅳ、计量泵、熔喷模头形成熔喷布；为保证模头喷出的纤维纤细，过滤器Ⅳ、计量泵、熔喷模头需要保持高温；同时罗茨风机吸入的空气经加热装置加热作为辅助喷吹风力欠伸保证熔喷纤维在网帘上均匀成熔喷布，该熔喷布经静电驻极机处理提高滤效，然后收料装置卷绕成熔喷布卷待售；该过程中，加热装置产生的热能一部分用于保持聚丙烯原料由固态变成液态，一部分热能维持设备温度稳定和设备工艺参数稳定；同时为保证热风欠伸温度的稳定，还有一部分热能用于加热空气，形成热风；主要为罗茨风机压缩空气，然后加热，形成高温热风用于聚丙烯纤维的纤细化高温欠伸。
本发明具有以下有益效果：①传统工艺中，还有一部分热能以热辐射的形式释放到车间环境。同时热丝和热风一起在网帘上成网的同时，热丝变凉，热丝带的热能和大部分热风的热能被网帘下的风机负压吸走，直接排放到大气。形成巨大的能量浪费。本专利通过热能回收罩将热辐射热能富集，对真空负压箱回收热风加热，提升回收热风的热能。经加热的回收热风通过过滤器3过滤后再经罗茨风机压缩进入热风加热器加热循环使用热风。其中，回收热风多余的部分经过滤器1、2过滤后分流到保温箱经真空负压箱再次进入热风循环体系循环使用。该工艺路线和方法将使熔喷加工设备的运行热能再利用整体提升，运行热能为传统熔喷工艺的1/3, 达到节能的目的。②本发明有效解决了传统熔喷设备加热装置14热量散失在车间，耗能超高的关键技术问题。通过设置能量回收罩，将生产过程中产生的多余的热量回收，再通过管道和风机的配合，实现对散失热量的回收和利用，实现仅传统设备能耗的三分之一的能耗完成加工高性能产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请的结构示意图。
其中1-上料料斗，2-螺杆挤出机，3-熔喷模头组合件，4-热能回收罩，5-过滤器Ⅱ，6-抽风机Ⅲ，7-保温箱，8-静电驻极机，9-收卷装置，10-真空负压箱，11-抽风机Ⅱ，12-过滤器Ⅰ，13-抽风机Ⅰ，14-加热装置，15-过滤器Ⅲ，16-罗茨风机，17-网帘，31-滤器Ⅳ，32-计量泵，33-熔喷模头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种节能型微纳米熔喷生产设备，包括熔喷机本体，还包括螺杆机本体上设置的热能回收罩2和热风循环净化装置，其中熔喷机本体包括螺杆挤出机2、上料料斗11、熔喷模头组合件3、加热装置14、热风装置、网帘17、静电驻极机8以及收卷装置9，热风循环净化装置包括风机组、过滤器组、保温箱7、真空负压箱10及连接管道。
所述风机组包括罗茨风机16、抽风机Ⅰ12、抽风机Ⅱ11和抽风机Ⅲ6，过滤器组包括过滤器Ⅰ12、过滤器Ⅱ5、过滤器Ⅲ15和过滤器Ⅳ31。
所述热能回收罩4内包括有螺杆挤出机22、熔喷模头组合件3和加热装置14，熔喷模头组合件3包括过滤器Ⅳ31、计量泵32和熔喷模头33，热能回收罩4为不锈钢制成的罩体，罩体的外层涂覆有绝热层，绝热层为绝热涂料。
所述热能回收罩4通过管道与真空负压箱10上方的保温箱7相连，真空负压箱10为两个并排设置，真空负压箱10位于网帘17的上下网帘中间，网帘17的上网帘从保温箱7和真空负压箱10之间穿过。
两个真空负压箱10通过Y型管道与罗茨风机16相连，Y型管道与两个真空负压箱10相连的接口处分别设有抽风机Ⅰ12和抽风机Ⅱ11、与罗茨风机16的接口处设有过滤器Ⅲ15。
真空负压箱10上还设有过滤器Ⅰ12，热能回收罩4与保温箱7之间的连接管道上设有过滤器Ⅱ5和抽风机Ⅲ6。
所述的节能型微纳米熔喷生产设备的工作原理，聚丙烯粒料通过上料料斗1喂入螺杆挤出机2，经螺杆加热装置加热熔融、均匀共混，聚丙烯粒料变成高流动性熔体态，该流体经过滤器Ⅳ31、计量泵32、熔喷模头 33形成熔喷布；为保证模头喷出的纤维纤细，过滤器Ⅳ31、计量泵32、熔喷模头 33需要保持高温；同时罗茨风机16吸入的空气经加热装置14加热作为辅助喷吹风力欠伸保证熔喷纤维在网帘上均匀成熔喷布，该熔喷布经静电驻极机处理提高滤效，然后收料装置9卷绕成熔喷布卷待售；该过程中，加热装置14产生的热能一部分用于保持聚丙烯原料由固态变成液态，一部分热能维持设备温度稳定和设备工艺参数稳定；同时为保证热风欠伸温度的稳定，还有一部分热能用于加热空气，形成热风；主要为罗茨风机16压缩空气，然后加热，形成高温热风用于聚丙烯纤维的纤细化高温欠伸。
本申请设备的具体实施方式如下：
实施例1
传统1.6米幅宽熔喷生产线，加装T型100CM*100CM*200CM+150CM*100CM*250CM螺杆、模头热能回收罩4，其为纳米隔热涂层的不锈钢板制备。螺杆、计量泵32、过滤器、模头等产生的辐射热经热风循环净化装置形成热风循环。模头喷出的245℃左右的热风和丝携带的热量经收卷装置9的网帘17进入真空箱，被回收集中，经热风循环净化装置循环利用。
实施例2
传统2.4米幅宽熔喷生产线，加装T型100CM*100CM*200CM+150CM*100CM*350CM螺杆、模头热能回收罩4，其为纳米隔热涂层的不锈钢板制备。螺杆、计量泵32、过滤器、模头等产生的辐射热经热风循环净化装置形成热风循环。模头喷出的245℃左右的热风和丝携带的热量经收卷装置9的网帘17进入真空箱，被回收集中，经热风循环净化装置循环利用。
实施例3
传统3.2米幅宽熔喷生产线，加装T型100CM*100CM*200CM+150CM*100CM*350CM螺杆、模头热能回收罩4，其为纳米隔热涂层的不锈钢板制备。螺杆、计量泵32、过滤器、模头等产生的辐射热经热风循环净化装置形成热风循环。模头喷出的245℃左右的热风和丝携带的热量经收卷装置9的网帘17进入真空箱，被回收集中，经热风循环净化装置循环利用。
实施效果例
本发明有效解决了传统熔喷设备加热装置14热量散失在车间，耗能超高的关键技术问题。通过设置能量回收罩，将生产过程中产生的多余的热量回收，再通过管道和风机的配合，实现对散失热量的回收和利用，实现仅传统设备能耗的三分之一的能耗完成加工高性能产品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
