CN101532212A - Pps纺粘非织造布及其复合产品以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非织造布领域，公开了一种制备聚苯硫醚非织造布及其复合产品以及制备方法。本发明的制备方法包括采用现有纺粘法生产设备或者将生产设备局部经过改造后，采用聚苯硫醚切片或者原粉直接制备纺粘法非织造布，其过程包括切片干燥，纺丝、铺网或同时在线复合相同的或者其它的纤网或非织造布或膜经过加固后制备复合非织造布产品。所得的聚苯硫醚非织造布及其复合产品具有一定的耐高温性能，易清灰优势，优异过滤性能，相比于现有的针刺产品而言，具有更简便的加工工艺和更高的毡体强度。
Description
技术领域
本发明属于非织造布产品制备及耐高温非织造布产品领域，具体涉及一种PPS纺粘非织造布及其复合产品以及制备方法。
背景技术
聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，缩写为PPS)，又称聚亚苯基硫醚，是一种以苯环在对位上连接硫原子而形成大分子刚性主链的聚合物，其分子通式为
。PPS纤维具有先天的阻燃性能、极高的热稳定性、优异的耐化学腐蚀性以及良好的耐水解性能，只有在强氧化剂中才会降解。200℃以下PPS纤维的热缩率为5％～7％，在180℃的条件下加热1000h和1500h其强度保持率分别为78％和72％，在210℃条件下加热100h其强度保持率为84％。因此PPS常被用作工业上高温烟气的滤材使用。
目前PPS纤维的使用形式基本上采用熔融纺丝直接成型制备长丝或者短纤维，通过纺纱制备织物纺织品，或是采用梳理针刺工艺制备针刺毡产品。从生产工艺过程而言，具有比较繁琐的工艺流程。
本发明主要涉及一种纺粘法(纺丝直接成网法)制备聚苯硫醚非织造布产品，该类产品主要用作但不仅限于高温过滤原材料，部分或全部替代同类针刺毡产品。
发明内容
本发明需要解决的技术问题之一是提供一种PPS(聚苯硫醚)纺粘非织造布及其制备方法。解决上述技术问题的技术方案如下：
一种制备PPS(聚苯硫醚)非织造布的方法，该制备方法主要包括如下步骤：
a、聚苯硫醚切片或原粉经过干燥处理，含水率为20～400ppm，再采用熔融、计量，加压后从纺粘成型喷丝板上各喷丝孔的喷射狭缝中喷出；
b、各喷丝孔的喷射狭缝中所喷出的高聚物熔体细流在热空气的拉伸作用下产生细化和凝固，最后形成纤维，纤维纤度为0.1～10D；
c、所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，获得厚度不同的纤维网层；纤维网层的克重范围为5～600g/m2；
d、沉积到网帘上的纤维网层直接经过一道或多道热辊进行热粘合；
e、经过热粘合加固后的聚苯硫醚纤维层进行进一步的加工后，即得所述聚苯硫醚非织造布。
所述聚苯硫醚非织造布是以上述方法制备而成。
本发明另一需要解决的技术问题是提供一种聚苯硫醚非织造布复合产品及其制备方法。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种制备聚苯硫醚非织造布复合产品的方法，该制备方法主要包括如下步骤：
a、聚苯硫醚切片或原粉经过干燥处理，干燥后切片含水率为20～400ppm，采用熔融、计量，加压后从纺粘成型喷丝板上各喷丝孔的喷射狭缝中喷出；
b、各喷丝孔的喷射狭缝中所喷出的高聚物熔体细流在热空气的拉伸作用下产生细化和凝固，最后形成纤维，纤维纤度为0.1～10D；
c、所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上得到聚苯硫醚纤网层；或所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，沉积到网帘上的纤维网层直接经过一道或多道热辊进行热粘合，进一步的加工得到聚苯硫醚纺粘非织造布；
d、聚苯硫醚纤网层或聚苯硫醚纺粘非织造布与复合材料A(其他材料的纤网层或非织造布或者膜或者编织物中的一种或者多种)进行复合，然后再经过一道或多道热辊进行热粘合；和/或者与复合材料A采用针刺方式进行加固；和/或在与其它复合材料A采用化学粘合加固；和/或者与其它聚合物熔体或者溶液体系采用淋膜处理，得到所需要的聚苯硫醚复合纤维网层结构；复合纤维网层克重范围为0.05～500g/m2，最适宜的克重范围为5～400g/m2；
e、经过加固后的聚苯硫醚复合纤维网层进行进一步的加工后，即得所述聚苯硫醚非织造布复合产品。
所述聚苯硫醚非织造布复合产品是由上述方法制备而成的。
优选地，聚苯硫醚的熔融指数为100～500g/10min，最适宜范围为150～400g/10min。
步骤d中所述聚苯硫醚纤网或者聚苯硫醚纺粘非织造布与复合材料A采用直接铺叠方式进行复合，所述铺叠方式是纤网生产线上的在线铺叠(在线复合)，或经过转移纤网或聚苯硫醚纺粘非织造布后再在其他复合设备上进行铺叠(离线复合)；其铺叠方式可以平行铺叠或者垂直铺叠，也可采用交叉铺叠方式；被复合材料A可以是成品，也可以是半成品；也可在其他专门复合生产线上进行叠加，优选为在线复合。
聚苯硫醚切片干燥条件为140～190℃，干燥时间为7～20小时；或采用分时段干燥，初期干燥温度为120～150℃，干燥时间为4～10小时，第二段干燥温度为140～180℃，干燥时间为4～16小时。
所得聚苯硫醚非织造布及其复合产品具有一定的耐高温性能，易清灰优势，优异的过滤性能，相比于现有的针刺产品而言，具有简便的加工工艺和更高的毡体强度。
附图说明
图1是本发明所述制备方法的步骤流程图；
图2是本发明所述制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明所述的聚苯硫醚非织造布及其复合产品，主要采用如图1和图2所述的加工流程。
其中，聚苯硫醚切片干燥条件为140～190℃，干燥时间为7～20小时，也可采用分时段干燥，初期干燥温度为120～150℃，干燥时间为4～10小时，第二段干燥温度为140～180℃，干燥时间为4～16小时。干燥后切片含水率为20～400ppm。
聚苯硫醚纺丝成型采用的螺杆挤出机需要具有耐450℃以上性能要求，同时成型过程需要氮气保护，所采用的螺杆及其套筒、组件需要采用特殊的防腐处理。
其中，聚苯硫醚熔体经过喷丝板挤出后进入一定的冷却气隙进行冷却，所需气隙的长度为0～100cm，随后部分冷却或者完全冷却的熔体细流进入空气气隙中，热空气温度为50～200℃，气流流速为300～3000m/min，热空气需为进行脱水处理的清洁空气，也可以在冷却气隙或者热空气气隙段采用氮气或者其它惰性气体替代空气。热空气气隙的主要作用是实现纺丝熔体细流的牵伸，使熔体细流形成纤维的过程中产生一定的分子取向结构和形成一定的结晶结构，从而提供纤维一定的机械性能。纤维截面形状包括圆形和非圆形。其中非圆形包括三角形、三叶型、四叶型、中空、米字、矩形等中的一种或者两种及两种以上的复合。
冷却分丝后的纤维无规铺集到一定的网帘上，该网帘可为金属的，如铜网；非金属的如聚醚醚酮(PEEK)网、聚酯网、尼龙网、聚苯硫醚(PPS)网等，并随网前行移动速度的改变而获得厚度不同的纤维网层结构，纤网的克重范围为5～600g/m2。
成网后的PPS纤维在向前输送的过程中，或者聚苯硫醚纺粘非织造布产品可以在线复合复合材料A。复合材料A包括其它的纤维网、非织造布材料或者膜材料，其中的纤维网结构材料可以通过另外一条纺粘成网设备获得，或者是熔喷成网设备获得，或者直接为纤网卷材产品，或者为膜结构材料，或是采用静电纺丝技术直接进行表面纤维网在线成型。其种类包括芳香族聚酰胺及其衍生物、聚四氟乙烯及其衍生物、聚酰亚胺及其衍生物、芳砜纶及其衍生物、聚醚醚酮及其衍生物、芳香族聚酯及其衍生物及其衍生物、碳纤维及其衍生物、聚丙烯腈纤维及其衍生物、玻璃纤维、玄武岩纤维等耐高温材料中的一种或者几种。其中复合纤维网或者非织造布材料或者膜材料的克重为0.5～500g/m2。优选地，聚苯硫醚复合纤维网层的克重范围为5～1100g/m2。
其中热粘合加固所采用的加热方式包括热辊加热、热风加热、超声波加热或者红外加热，可以是加热和热轧同时进行，也可以是先进行热处理再进行热轧加固。
采用针刺加固可以采用多道针刺、正反针刺相结合。刺针需要有防腐等特种处理。复合的方式包括：直接的层与层叠加，包括同向直接叠加，垂直铺网叠加，复合时不同物质可为在线生成，或已构成网状的材料，或复合两种物质都不在生产线上，而离开生产线单独进行复合。采用化学粘合加固要求所采用的聚合物黏合剂具有耐高温性质，一般为热固性树脂，例如环氧树脂，酚醛树脂、不饱和聚酯中的一种或者多种，其耐热性能要求为120℃以上。
淋膜处理主要针对聚四氟乙烯及其衍生物产品、聚酯材料及其衍生物。
在进一步加工步骤中，例如包括有热定型处理、疏水化处理、烧毛处理或是获得亚光、覆膜等其它的后整理工艺。定型工艺过程主要为了避免材料在使用过程中由于热作用导致聚合物大分子链回缩而出现产品形状变化的问题。定型工艺可以采用热烘箱处理、热定型处理。加热方法包括电加热或者/和远红外加热或者/和超声波加热或/和微波加热等。
后整理工艺包括采用静电纺丝在材料表面进一步覆盖一层纳米纤维功能膜或毡结构、淋膜处理获得更好过滤效率和更高的清灰效果、亚光处理、防静电处理等。
实施例1
本实施例所述的聚苯硫醚非织造布的制备步骤如下：
a、聚苯硫醚切片或原粉经过干燥处理，再采用熔融、计量，加压后从纺粘成型喷丝板上各喷丝孔的喷射狭缝中喷出；
b、各喷丝孔的喷射狭缝中所喷出的高聚物熔体细流在热空气的拉伸作用下产生细化和凝固，最后形成纤维，纤维纤度为0.1～10D；
c、所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，获得厚度不同的纤维网层；纤维网层的克重范围为5～600g/m2
d、沉积到网帘上的纤维网层直接经过一道或多道热辊进行热粘合；
e、经过热粘合加固后的聚苯硫醚纤维层进行进一步的加工后，即得所述聚苯硫醚非织造布
具体地，数据如下：
采用聚苯硫醚切片(熔融指数130g/10min，测试条件毛细管口模1.18mm，测试温度316℃，砝码重量5kg)为原材料，采用改进聚酯纺粘成型设备，成型工艺温度设定如下；切片干燥：分时段干燥，初期干燥温度为120～125℃，干燥时间为4～6小时，第二段干燥温度为140～150℃，干燥时间为8～10小时。干燥后切片含水率为300ppm。
螺杆温度设定：
喷丝板：孔数250～800，孔密度2.5孔/cm2。
计量泵转速：15～36r/min。
冷空气气隙：10cm。
热风：风速600～800m/min，风温80℃，除湿洁净空气
铺网：速度20～60m/min
加固：两道热辊加热，第一道热辊上钢辊温度70℃，下冷辊、第二道热辊加热上棉辊，下热钢辊温度85℃。
后处理：张力热定型，热定型温度130℃。
成卷
产品克重：60～250g/m2。
实施例2
本实施例所述的聚苯硫醚非织造布的制备所采用的步骤与实施例1基本相同，具体数据如下：
采用聚苯硫醚切片(熔融指数170，测试条件毛细管口模1.18mm，测试温度316℃，砝码重量5kg)为原材料，采用改进聚酯纺粘成型设备，成型工艺温度设定如下；
切片干燥：分时段干燥，初期干燥温度为120～125℃，干燥时间为4～6小时，第二段干燥温度为140～150℃，干燥时间为8～10小时。干燥后切片含水率为300ppm。
螺杆温度设定：
喷丝板：孔数250～800，孔密度2.5孔/cm2
计量泵转速：15～36r/min
冷空气气隙：无
热风：风速900m/min，风温80℃，除湿洁净空气
铺网：速度40～60m/min
加固：三道热辊加热，第一道热辊上钢辊温度70℃，下冷辊；第二道热辊加热上棉辊，下热钢辊温度85℃；第三道为双光钢辊，温度70℃
后处理：张力热定型，热定型温度100℃、烧毛处理。
成卷
产品克重：100～350g/m2。
实施例3
本实施例所述的苯硫醚非织造布复合产品的制备步骤如下：
a、聚苯硫醚切片或原粉经过干燥处理，采用熔融、计量，加压后从纺粘成型喷丝板上各喷丝孔的喷射狭缝中喷出；
b、各喷丝孔的喷射狭缝中所喷出的高聚物熔体细流在热空气的拉伸作用下产生细化和凝固，最后形成纤维，纤维纤度为0.1～10D；
c、所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，得聚苯硫醚纤网层；或所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，沉积到网帘上的纤维网层直接经过一道或多道热辊进行热粘合，进一步的加工得到聚苯硫醚纺粘非织造布；
d、聚苯硫醚纤网层或聚苯硫醚纺粘非织造布与复合材料A(其他的纤网层或非织造布或者膜或者编织物中的一种或者多种)进行复合，然后再经过一道或多道热辊进行热粘合；和/或者与其它聚合物纤网采用针刺方式进行加固；和/或在与其它聚合物膜或者纤网采用化学粘合加固；和/或者与其它聚合物熔体或者溶液体系采用淋膜处理，得到所需要的聚苯硫醚纤维层复合结构；
e、经过加固后的聚苯硫醚纤维层或聚苯硫醚纺粘非织造布复合结构进行进一步的加工后，即得所述聚苯硫醚非织造布复合产品。
具体地，数据如下：
采用聚苯硫醚切片(熔融指数300g/10min，测试条件毛细管口模1.18mm，测试温度316℃，砝码重量5kg，以下实施例测试条件与此相同)为原材料，采用改进聚酯纺粘成型设备，成型工艺温度设定如下；
切片干燥：分时段干燥，初期干燥温度为120～125℃，干燥时间为4～6小时，第二段干燥温度为140～150℃，干燥时间为8～10小时。干燥后切片含水率为300ppm。
螺杆温度设定：
喷丝板：孔数250～800，孔密度2.5孔/cm2
计量泵转速：15～36r/min
冷空气气隙：10cm。
热风：风速600m/min，风温80℃，除湿洁净空气
铺网：速度40～60m/min
复合：P84梳理纤维网，克重150g/m2，在线复合方式。
加固：针刺加固，四道针刺。
后处理：张力热定型，热定型温度130℃、压光处理。
成卷
产品克重：200～400g/m2。
实施例4
本实施例所述的聚苯硫醚非织造布复合产品的制备所采用的步骤与实施例3基本相同，具体数据如下：
采用聚苯硫醚切片(熔融指数300g/10min)为原材料，采用改进聚酯纺粘成型设备，成型工艺温度设定如下；
切片干燥：分时段干燥，初期干燥温度为120～125℃，干燥时间为4～6小时，第二段干燥温度为140～150℃，干燥时间为8～10小时。干燥后切片含水率为300ppm。
螺杆温度设定：
喷丝板：孔数250～800，孔密度2.5孔/cm2
计量泵转速：15～36r/min
冷空气气隙：10cm。
热风：风速800m/min，风温80℃，除湿洁净空气
铺网：速度40～60m/min
复合：P84梳理纤维网，克重160g/m2，离线复合。
加固：针刺加固，四道针刺。
后处理：张力热定型，热定型温度130℃、烧毛、压光。
成卷
产品克重：300～500g/m2。
实施例5
本实施例所述的聚苯硫醚非织造布复合产品的制备所采用的步骤与实施例3基本相同，具体数据如下：
采用聚苯硫醚切片(熔融指数280g/10min)为原材料，采用改进聚酯纺粘成型设备，成型工艺温度设定如下；
切片干燥：分时段干燥，初期干燥温度为120～125℃，干燥时间为4～6小时，第二段干燥温度为140～150℃，干燥时间为8～10小时。干燥后切片含水率为300ppm。
螺杆温度设定：
喷丝板：孔数250～800，孔密度2.5孔/cm2
计量泵转速：15～36r/min
冷空气气隙：10cm。
热风：风速800m/min，风温80℃，除湿洁净空气
铺网：速度60m/min
复合：P84梳理纤维网，克重250g/m2，在线复合。
加固：针刺加固，四道针刺。
后处理：张力热定型，热定型温度130℃。
成卷
产品克重：200～500g/m2。
实施例6
本实施例所述的聚苯硫醚非织造布复合产品的制备所采用的步骤与实施例3基本相同，具体数据如下：
采用聚苯硫醚切片(熔融指数300g/10min)为原材料，采用改进聚酯纺粘成型设备，成型工艺温度设定如下；
切片干燥：分时段干燥，初期干燥温度为120～125℃，干燥时间为4～6小时，第二段干燥温度为140～150℃，干燥时间为8～10小时。干燥后切片含水率为300ppm。
螺杆温度设定：
喷丝板：孔数250～800，孔密度2.5孔/cm2
计量泵转速：15～36r/min
冷空气气隙：10cm。
热风：风速800m/min，风温80℃，除湿洁净空气
铺网：速度50～80m/min
复合：P84梳理纤维网，克重100g/m2，在线复合，在线PTFE覆膜处理。
加固：针刺加固，四道针刺。
后处理：张力热定型，热定型温度130℃、烧毛处理。
成卷
产品克重：200～400g/m2。
实施例7
本实施例所述的聚苯硫醚非织造布复合产品的制备所采用的步骤与实施例3基本相同，具体数据如下：
采用聚苯硫醚切片(熔融指数280g/10min)为原材料，采用改进聚酯纺粘成型设备，成型工艺温度设定如下；
切片干燥：分时段干燥，初期干燥温度为120～125℃，干燥时间为4～6小时，第二段干燥温度为140～150℃，干燥时间为8～10小时。干燥后切片含水率为300ppm。
螺杆温度设定：
喷丝板：孔数250～800，孔密度2.5孔/cm2
计量泵转速：15～36r/min
冷空气气隙：10cm。
热风：风速700m/min，风温80℃，除湿洁净空气
铺网：速度40～60m/min
复合：在线复合Nomax梳理纤维网，克重120～200g/m2，离线PTFE覆膜处理加固：针刺加固，四道针刺。
后处理：张力热定型，热定型温度130℃。
成卷
产品克重：200～500g/m2。
Claims (10)
1.一种制备聚苯硫醚非织造布的方法，其特征是，该制备方法主要包括如下步骤：
a、聚苯硫醚切片或原粉经过干燥处理，含水率为20～400ppm，再采用熔融、计量，加压后从纺粘成型喷丝板上各喷丝孔的喷射狭缝中喷出；
b、各喷丝孔的喷射狭缝中所喷出的高聚物熔体细流在热空气的拉伸作用下产生细化和凝固，最后形成纤维，纤维纤度为0.1～10D；
c、所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，获得不同厚度的纤维网层；
d、沉积到网帘上的纤维网层直接经过一道或多道热辊进行热粘合；
e、经过热粘合加固后的聚苯硫醚纤维层进一步进行后加工处理，即得所述聚苯硫醚非织造布。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述聚苯硫醚的熔融指数为150～400g/10min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤b中，所述热空气的拉伸作用的工作参数为：风速300～3000m/s，风温度80～100℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤C中，纤维网层的克重范围为5～600g/m2。
5.一种根据权利要求1—4任一项所述制备方法得到的聚苯硫醚非织造布。
6.一种制备聚苯硫醚非织造布复合产品的方法，其特征是，
该制备方法主要包括如下步骤：
a、聚苯硫醚切片或原粉经过干燥处理，干燥后切片含水率为20～400ppm，采用熔融、计量，加压后从纺粘成型喷丝板上各喷丝孔的喷射狭缝中喷出；
b、各喷丝孔的喷射狭缝中所喷出的高聚物熔体细流在热空气的拉伸作用下产生细化和凝固，最后形成纤维，纤维纤度为0.1～10D；
c、所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，得到聚苯硫醚纤网层；或所形成的纤维通过机械的、热空气或者静电作用产生分丝现象并利用抽吸空气无规取向沉积到网帘上，沉积到网帘上的纤维网层直接经过一道或多道热辊进行热粘合、进一步的后加工处理得到聚苯硫醚纺粘非织造布；
d、聚苯硫醚纤网层或聚苯硫醚纺粘非织造布与复合材料A进行复合，然后再经过一道或多道热辊进行热粘合；和/或者与复合材料A采用针刺方式进行加固；和/或与其它复合材料A采用化学粘合加固；和/或者与其它聚合物熔体或者溶液体系采用淋膜处理，得到所需要的聚苯硫醚复合纤维网层结构；所述复合材料A为其他的纤网层或非织造布或者膜或者编织物中的一种或者多种；
e、经加固后的聚苯硫醚复合纤维网层进行进一步的后加工处理，即得所述聚苯硫醚非织造布复合产品。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征是，所述聚苯硫醚的熔融指数为150～400g/10min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是，步骤d中所述复合为采用直接铺叠方式进行复合材料A的复合，所述铺叠方式是复合材料A与生产所得的聚苯硫醚纤网或聚苯硫醚纺粘非织造布在生产线上在线铺叠；或是转移聚苯硫醚纤网或聚苯硫醚纺粘非织造布后在其他复合设备上与复合材料A进行铺叠。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是，步骤d的中，聚苯硫醚复合纤维网层的克重范围为5～1100g/m2。
10.一种根据权利要求6—9任一项所述制备方法得到的聚苯硫醚非织造布复合产品。
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