CN110014701A - 一种高透气性能的纳米纤维布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种高透气性能的纳米纤维布及其制备方法，包括上基布和下基布，以及固定在上基布与下基布之间的石墨膜；上基布和下基布均包括相互热压固定的水刺无纺布和玻璃纤维布，水刺无纺布和玻璃纤维布之间填充纳米纤维短丝，纳米纤维短丝的长度为3‑8mm；上基布与下基布的水刺无纺布分别与石墨膜相贴合；本发明工艺简单，提高了纳米纤维布的透气性能，降低了成本。

Description

一种高透气性能的纳米纤维布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米纤维布，特别涉及一种高透气性能的纳米纤维布及其制备方法。
背景技术
纳米纤维是近年来研究的热点之一，其表面积可达10～20m2/g，是普通纤维产品的好几倍，由于其具有很大的比表面积和较强的表面活性等特点，纳米纤维纺织品也随之具备了吸附性好、过滤能力强、阻隔保温等性能优异的突出特点，十分适用于制造吸附材料和过滤材料；此外还可开发制成具有抗菌、抗辐射、阻燃和屏蔽等多种功效的功能性纤维。近20年来，对一维纳米纤维加工技术的发展，相关的技术研究人员投入了极大的热情和精力；传统的纳米纤维加工方法大致有直接熔喷法、海岛型复合纺丝法、分子喷丝板法、纳米材料和聚合物的复合纺丝法等许多种，可制得直径在几十至几百纳米之间的一维纤维。
防水透湿织物的制备途径有如下三种：1)经拒水处理的高密织物；2)层压织物；3)涂层织物。由于高密织物生产工艺复杂、成本高昂且防水透湿性能不太理想。另一类就是涂层织物，这类可呼吸性织物虽然工艺简单、成本低廉，但是防水透湿性能不佳。目前市场上的防水透湿织物具有较好的防水透湿性能，但其工艺复杂，产品加工难度大、成本高、产品价格昂贵，在很大程度上限制了其推广应用。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种高透气性能的纳米纤维布及其制备方法，工艺简单，提高了纳米纤维布的透气性能，降低了成本。
具体的技术方案如下：
一种高透气性能的纳米纤维布，包括上基布和下基布，以及固定在上基布与下基布之间的石墨膜；
上基布和下基布均包括相互热压固定的水刺无纺布和玻璃纤维布，水刺无纺布和玻璃纤维布之间填充纳米纤维短丝，纳米纤维短丝的长度为3-8mm；
上基布与下基布的水刺无纺布分别与石墨膜相贴合。
进一步的，用于制备纳米纤维布的成型设备包括：
用于将上基布热压成型的第一热压组件；
用于将下基布热压成型的第二热压组件；
用于将上基布、石墨膜和下基布热压成型的第三热压组件；
用于将纳米纤维布裁切成同样大小的裁切组件；
以及用于收卷废弃布料的收卷辊。
进一步的，第一热压组件设置在第二热压组件的上方，第三热压组件、裁切组件和收卷辊沿纳米纤维布的移动方向依次设置在第一热压组件的右侧。
进一步的，第一热压组件和第二热压组件均包括玻璃纤维布送料辊、水刺无纺布送料辊，依次设置在水刺无纺布送料辊右侧的一次压合组件、第一换向辊和第二换向辊，玻璃纤维布送料辊和水刺无纺布送料辊之间设有喷嘴，喷嘴用于向水刺无纺布上输出纳米纤维短丝；
玻璃纤维布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的水刺无纺布热压固定制得上基布或下基布，上基布和下基布经过第一换向辊和第二换向辊的换向后，相互平行的进入第三热压组件中。
进一步的，进入第三热压组件中的上基布和下基布之间的间隙为0.5-2cm。
进一步的，一次压合组件包括一次上热压辊和一次下热压辊，一次上热压辊的外壁上沿其轴线方向均布多个第一热压条，第一热压条呈圆环形的设置在一次上热压辊上；
一次上热压辊和一次下热压辊中均设有导热油，一次上热压辊和一次下热压辊通过上下压合的将上基布或下基布热压成型，并沿上基布或下基布的移动方向形成多个一次缝线。
进一步的，第三热压组件包括第一基座，第一基座上设有用于穿过上基布和下基布的第一通道，第一通道沿上基布的移动方向设置；
第一通道的顶部设有第一压板，第一压板与固定在第一基座顶部的多个第一液压缸相连接，第一压板通过第一液压缸可上下移动的设置在上基布的上方；第一压板的下方相互平行的设有多个第二热压条，第二热压条的延伸方向与纳米纤维布的移动方向相互垂直；第二热压条的前后两侧相互平行的设有两个第三热压条；
第一通道的前侧壁外设有用于输送石墨膜的石墨膜送料辊，绕设在石墨膜送料辊上的石墨膜穿过第一基座进入上基布与下基布之间；
第一液压缸推动第一压板向下移动直至将上基布、石墨膜和下基布在第一通道的底部热压成型，并与纳米纤维布移动方向垂直的形成二次缝线；第一压板上接近石墨膜送料辊的第三热压条的外侧设有切断刀，切断刀随第一压板向下移动以切断石墨膜。
进一步的，第一通道的底部设有第一加热器。
进一步的，第一通道位于石墨膜送料辊侧的侧壁上设有一组传动辊，传动辊通过第一电机驱动转动，传动辊用于辅助将压设在其中的石墨膜移动至上基布与下基布之间。
进一步的，第三热压组件热压成型的纳米纤维布卷经两个整平辊压合后进入裁切组件中。
进一步的，裁切组件包括第二基座，第二基座上设有用于穿过纳米纤维布卷的第二通道，第二通道的左右两侧分别设有一个垂直裁切结构，第二基座的左侧设有两个水平裁切结构；
水平裁切结构包括两个第一锯刀，第一锯刀通过第二电机控制转动，第一锯刀用于沿纳米纤维布卷的移动方向对其两侧进行裁切；
垂直裁切结构用于对纳米纤维布卷的垂直方向两侧进行裁切，以得到纳米纤维布；
第二通道的上下两端分别设有多个输送辊，输送辊用于将裁切得到的纳米纤维布随纳米纤维布卷移出裁切组件，位于同一侧的多个输送辊之间通过皮带进行联动、并通过一个第三电机驱动转动。
进一步的，垂直裁切结构包括裁切导向条，裁切导向条的延伸方向与纳米纤维布的移动方向相垂直，裁切导向条上设有第一丝杠，第一丝杠通过第四电机驱动转动，第一丝杠上设有滑块，滑块的底部设有切刀固定座，切刀固定座上可转动的设有第二锯刀，第二锯刀通过第五电机驱动转动；
裁切导向条与固定在第二基座上的第二液压缸相连接，第二液压缸驱动裁切导向条进行上下移动，第四电机转动驱动第二锯刀随滑块进行移动，并在移动过程中第五电机驱动第二锯刀转动对纳米纤维布卷进行垂直方向的裁切。
进一步的，使用成型设备制备纳米纤维布的方法为：
1)第一热压组件中，绕设在玻璃纤维布送料辊上的玻璃纤维布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的水刺无纺布热压固定制得上基布；
2)第二热压组件中，绕设在水刺无纺布送料辊上的水刺无纺布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的玻璃纤维布热压固定制得下基布；
3)上基布和下基布经过第一换向辊和第二换向辊的换向后，相互平行的进入第三热压组件中；
4)第一液压缸推动第一压板向下移动直至将上基布、石墨膜和下基布在第一通道的底部热压成型，并与纳米纤维布移动方向垂直的形成二次缝线；第一压板上接近石墨膜送料辊的第三热压条的外侧设有切断刀，切断刀随第一压板向下移动以切断石墨膜；
5)第三热压组件热压成型的纳米纤维布卷经两个整平辊压合后进入裁切组件中；
6)进入裁切组件的纳米纤维布卷经过第一锯刀沿其移动方向对其两侧进行裁切；再经过垂直裁切结构对其的垂直方向两侧进行裁切，以得到纳米纤维布；
7)输送辊用于将裁切得到的纳米纤维布随纳米纤维布卷移出裁切组件；
8)裁切后的收卷废弃布料由收卷辊进行收卷。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提升了纳米纤维膜的工艺简单，提高了纳米纤维布的透气性能，降低了成本；
(2)本发明通过成型设备进行制备纳米纤维布，操作简便，自动化程度高，节约了成本，提高了效率，同时还保证了纳米纤维布的性能。
附图说明
图1为本发明剖视图；
图2为成型设备剖视图；
图3为图2中第三热压组件放大图；
图4为图3中A-A方向剖视图；
图5为图4中第一压板仰视图；
图6为图1中裁切组件放大图；
图7为图6中垂直裁切结构放大图。
附图说明
上基布1、下基布2、石墨膜3、水刺无纺布4、玻璃纤维布5、纳米纤维短丝6；
第一热压组件10、第二热压组件20、第三热压组件30、裁切组件4、收卷辊50；
玻璃纤维布送料辊101、水刺无纺布送料辊102、一次压合组件103、第一换向辊104、第二换向辊105、喷嘴106、一次上热压辊107、一次下热压辊108、第一热压条109；
第一基座301、第一通道302、第一压板303、第一液压缸304、第二热压条305、第三热压条306、石墨膜送料辊307、切断刀308、第一加热器309、传动辊310；
第二基座401、第二通道402、垂直裁切结构403、水平裁切结构404、第一锯刀405、第二电机406、输送辊407、裁切导向条408、第一丝杠409、滑块410、切刀固定座411、第二锯刀412、第五电机41、第二液压缸414；
收集箱60。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
如图所示的一种高透气性能的纳米纤维布，包括上基布1和下基布2，以及固定在上基布与下基布之间的石墨膜3；
上基布和下基布均包括相互热压固定的水刺无纺布4和玻璃纤维布5，水刺无纺布和玻璃纤维布之间填充纳米纤维短丝6，纳米纤维短丝的长度为3-8mm；
上基布与下基布的水刺无纺布分别与石墨膜相贴合。
进一步的，用于制备纳米纤维布的成型设备包括：
用于将上基布热压成型的第一热压组件10；用于将下基布热压成型的第二热压组件20；用于将上基布、石墨膜和下基布热压成型的第三热压组件30；用于将纳米纤维布裁切成同样大小的裁切组件40；以及用于收卷废弃布料的收卷辊50。
第一热压组件设置在第二热压组件的上方，第三热压组件、裁切组件和收卷辊沿纳米纤维布的移动方向依次设置在第一热压组件的右侧；
第一热压组件和第二热压组件均包括玻璃纤维布送料辊101、水刺无纺布送料辊102，依次设置在水刺无纺布送料辊右侧的一次压合组件103、第一换向辊104和第二换向辊105，玻璃纤维布送料辊和水刺无纺布送料辊之间设有喷嘴106，喷嘴用于向水刺无纺布上输出纳米纤维短丝；
玻璃纤维布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的水刺无纺布热压固定制得上基布或下基布，上基布和下基布经过第一换向辊和第二换向辊的换向后，相互平行的进入第三热压组件中；
进入第三热压组件中的上基布和下基布之间的间隙为0.5-2cm；
一次压合组件包括一次上热压辊107和一次下热压辊108，一次上热压辊的外壁上沿其轴线方向均布多个第一热压条109，第一热压条呈圆环形的设置在一次上热压辊上；
一次上热压辊和一次下热压辊中均设有导热油，一次上热压辊和一次下热压辊通过上下压合的将上基布或下基布热压成型，并沿上基布或下基布的移动方向形成多个一次缝线。
第三热压组件包括第一基座301，第一基座上设有用于穿过上基布和下基布的第一通道302，第一通道沿上基布的移动方向设置；
第一通道的顶部设有第一压板303，第一压板与固定在第一基座顶部的多个第一液压缸304相连接，第一压板通过第一液压缸可上下移动的设置在上基布的上方；第一压板的下方相互平行的设有多个第二热压条305，第二热压条的延伸方向与纳米纤维布的移动方向相互垂直；第二热压条的前后两侧相互平行的设有两个第三热压条306；
第一通道的前侧壁外设有用于输送石墨膜的石墨膜送料辊307，绕设在石墨膜送料辊上的石墨膜穿过第一基座进入上基布与下基布之间；
第一液压缸推动第一压板向下移动直至将上基布、石墨膜和下基布在第一通道的底部热压成型，并与纳米纤维布移动方向垂直的形成二次缝线；第一压板上接近石墨膜送料辊的第三热压条的外侧设有切断刀308，切断刀随第一压板向下移动以切断石墨膜；第一通道的底部设有第一加热器309。
第一通道位于石墨膜送料辊侧的侧壁上设有一组传动辊310，传动辊通过第一电机驱动转动，传动辊用于辅助将压设在其中的石墨膜移动至上基布与下基布之间。
第三热压组件热压成型的纳米纤维布卷经两个整平辊压合后进入裁切组件中；裁切组件包括第二基座401，第二基座上设有用于穿过纳米纤维布卷的第二通道402，第二通道的左右两侧分别设有一个垂直裁切结构403，第二基座的左侧设有两个水平裁切结构404；
水平裁切结构包括两个第一锯刀405，第一锯刀通过第二电机406控制转动，第一锯刀用于沿纳米纤维布卷的移动方向对其两侧进行裁切；
垂直裁切结构用于对纳米纤维布卷的垂直方向两侧进行裁切，以得到纳米纤维布；
第二通道的上下两端分别设有多个输送辊407，输送辊用于将裁切得到的纳米纤维布随纳米纤维布卷移出裁切组件，位于同一侧的多个输送辊之间通过皮带进行联动、并通过一个第三电机驱动转动。
垂直裁切结构包括裁切导向条408，裁切导向条的延伸方向与纳米纤维布的移动方向相垂直，裁切导向条上设有第一丝杠409，第一丝杠通过第四电机驱动转动，第一丝杠上设有滑块410，滑块的底部设有切刀固定座411，切刀固定座上可转动的设有第二锯刀412，第二锯刀通过第五电机413驱动转动；
裁切导向条与固定在第二基座上的第二液压缸414相连接，第二液压缸驱动裁切导向条进行上下移动，第四电机转动驱动第二锯刀随滑块进行移动，并在移动过程中第五电机驱动第二锯刀转动对纳米纤维布卷进行垂直方向的裁切。
使用成型设备制备纳米纤维布的方法为：
1)第一热压组件中，绕设在玻璃纤维布送料辊上的玻璃纤维布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的水刺无纺布热压固定制得上基布；
2)第二热压组件中，绕设在水刺无纺布送料辊上的水刺无纺布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的玻璃纤维布热压固定制得下基布；
3)上基布和下基布经过第一换向辊和第二换向辊的换向后，相互平行的进入第三热压组件中；
4)第一液压缸推动第一压板向下移动直至将停止移动状态的上基布、石墨膜和下基布在第一通道的底部热压成型，并与纳米纤维布移动方向垂直的形成二次缝线；第一压板上接近石墨膜送料辊的第三热压条的外侧设有切断刀，切断刀随第一压板向下移动以切断石墨膜；
5)第三热压组件热压成型的纳米纤维布卷经两个整平辊压合后进入裁切组件中；
6)进入裁切组件的纳米纤维布卷经过第一锯刀沿其移动方向对其两侧进行裁切；再经过垂直裁切结构对停止状态的纳米纤维布卷的垂直方向两侧进行裁切，以得到纳米纤维布；
7)输送辊用于将裁切得到的纳米纤维布随纳米纤维布卷移出裁切组件，并通过收集箱60进行收藏；
8)裁切后的收卷废弃布料由收卷辊进行收卷。

Claims (10)

1.一种高透气性能的纳米纤维布，其特征为，包括上基布和下基布，以及固定在上基布与下基布之间的石墨膜；
上基布和下基布均包括相互热压固定的水刺无纺布和玻璃纤维布，水刺无纺布和玻璃纤维布之间填充纳米纤维短丝，纳米纤维短丝的长度为3-8mm；
上基布与下基布的水刺无纺布分别与石墨膜相贴合。
2.用于制备如权利要求1所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，成型设备包括：
用于将上基布热压成型的第一热压组件；
用于将下基布热压成型的第二热压组件；
用于将上基布、石墨膜和下基布热压成型的第三热压组件；
用于将纳米纤维布裁切成同样大小的裁切组件；
以及用于收卷废弃布料的收卷辊。
3.如权利要求2所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，第一热压组件设置在第二热压组件的上方，第三热压组件、裁切组件和收卷辊沿纳米纤维布的移动方向依次设置在第一热压组件的右侧。
4.如权利要求3所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，第一热压组件和第二热压组件均包括玻璃纤维布送料辊、水刺无纺布送料辊，依次设置在水刺无纺布送料辊右侧的一次压合组件、第一换向辊和第二换向辊，玻璃纤维布送料辊和水刺无纺布送料辊之间设有喷嘴，喷嘴用于向水刺无纺布上输出纳米纤维短丝；
玻璃纤维布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的水刺无纺布热压固定制得上基布或下基布，上基布和下基布经过第一换向辊和第二换向辊的换向后，相互平行的进入第三热压组件中。
5.如权利要求4所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，一次压合组件包括一次上热压辊和一次下热压辊，一次上热压辊的外壁上沿其轴线方向均布多个第一热压条，第一热压条呈圆环形的设置在一次上热压辊上；
一次上热压辊和一次下热压辊中均设有导热油，一次上热压辊和一次下热压辊通过上下压合的将上基布或下基布热压成型，并沿上基布或下基布的移动方向形成多个一次缝线。
6.如权利要求2、3、4或5所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，第三热压组件包括第一基座，第一基座上设有用于穿过上基布和下基布的第一通道，第一通道沿上基布的移动方向设置；
第一通道的顶部设有第一压板，第一压板与固定在第一基座顶部的多个第一液压缸相连接，第一压板通过第一液压缸可上下移动的设置在上基布的上方；第一压板的下方相互平行的设有多个第二热压条，第二热压条的延伸方向与纳米纤维布的移动方向相互垂直；第二热压条的前后两侧相互平行的设有两个第三热压条；
第一通道的前侧壁外设有用于输送石墨膜的石墨膜送料辊，绕设在石墨膜送料辊上的石墨膜穿过第一基座进入上基布与下基布之间；
第一液压缸推动第一压板向下移动直至将上基布、石墨膜和下基布在第一通道的底部热压成型，并与纳米纤维布移动方向垂直的形成二次缝线；第一压板上接近石墨膜送料辊的第三热压条的外侧设有切断刀，切断刀随第一压板向下移动以切断石墨膜。
7.如权利要求6所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，第三热压组件热压成型的纳米纤维布卷经两个整平辊压合后进入裁切组件中。
8.如权利要求2、3、4、5或7所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，裁切组件包括第二基座，第二基座上设有用于穿过纳米纤维布卷的第二通道，第二通道的左右两侧分别设有一个垂直裁切结构，第二基座的左侧设有两个水平裁切结构；
水平裁切结构包括两个第一锯刀，第一锯刀通过第二电机控制转动，第一锯刀用于沿纳米纤维布卷的移动方向对其两侧进行裁切；
垂直裁切结构用于对纳米纤维布卷的垂直方向两侧进行裁切，以得到纳米纤维布；
第二通道的上下两端分别设有多个输送辊，输送辊用于将裁切得到的纳米纤维布随纳米纤维布卷移出裁切组件，位于同一侧的多个输送辊之间通过皮带进行联动、并通过一个第三电机驱动转动。
9.如权利要求8所述的纳米纤维布的成型设备，其特征为，垂直裁切结构包括裁切导向条，裁切导向条的延伸方向与纳米纤维布的移动方向相垂直，裁切导向条上设有第一丝杠，第一丝杠通过第四电机驱动转动，第一丝杠上设有滑块，滑块的底部设有切刀固定座，切刀固定座上可转动的设有第二锯刀，第二锯刀通过第五电机驱动转动；
裁切导向条与固定在第二基座上的第二液压缸相连接，第二液压缸驱动裁切导向条进行上下移动，第四电机转动驱动第二锯刀随滑块进行移动，并在移动过程中第五电机驱动第二锯刀转动对纳米纤维布卷进行垂直方向的裁切。
10.使用权利要求2-9中所述的任意的成型设备制备纳米纤维布的方法为：
1)第一热压组件中，绕设在玻璃纤维布送料辊上的玻璃纤维布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的水刺无纺布热压固定制得上基布；
2)第二热压组件中，绕设在水刺无纺布送料辊上的水刺无纺布经过一次压合组件后、与铺设纳米纤维短丝的玻璃纤维布热压固定制得下基布；
3)上基布和下基布经过第一换向辊和第二换向辊的换向后，相互平行的进入第三热压组件中；
4)第一液压缸推动第一压板向下移动直至将上基布、石墨膜和下基布在第一通道的底部热压成型，并与纳米纤维布移动方向垂直的形成二次缝线；第一压板上接近石墨膜送料辊的第三热压条的外侧设有切断刀，切断刀随第一压板向下移动以切断石墨膜；
5)第三热压组件热压成型的纳米纤维布卷经两个整平辊压合后进入裁切组件中；
6)进入裁切组件的纳米纤维布卷经过第一锯刀沿其移动方向对其两侧进行裁切；再经过垂直裁切结构对其的垂直方向两侧进行裁切，以得到纳米纤维布；
7)输送辊用于将裁切得到的纳米纤维布随纳米纤维布卷移出裁切组件；
8)裁切后的收卷废弃布料由收卷辊进行收卷。
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