CN102580401A

CN102580401A - 一种熔喷滤芯及其制造方法

Info

Publication number: CN102580401A
Application number: CN2012100168910A
Authority: CN
Inventors: 张金树; 阴庆宏; 余水; 陈明辉; 李明仁
Original assignee: Xiamen Runner Industrial Corp
Current assignee: Xiamen Runner Industrial Corp; Runner Xiamen Corp
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2012-07-18

Abstract

一种熔喷滤芯及其制造方法，涉及一种用于水处理的滤芯。提供一种具有抗菌功能，能减少饮用水中固体悬浮物功能的熔喷滤芯及其制造方法。熔喷滤芯为中空柱状熔喷滤芯，所述熔喷滤芯由聚丙烯树脂和抗菌母粒组成，按质量百分比聚丙烯树脂为80％～97％，抗菌母粒为3％～20％。将抗菌母粒和聚丙烯树脂混合后，加入熔喷设备的投料口，经加热熔融，再经熔体分配流道由模头上的喷丝孔挤出，然后在热空气流拉伸下，细化的纤维冷却固化沉积于滤芯接收机上，最后按需要的长度切断滤芯，制成中空柱状熔喷滤芯。

Description

一种熔喷滤芯及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于水处理的滤芯，尤其是涉及一种具有抗菌功能，能减少饮用水中固体悬浮物功能的熔喷滤芯及其制造方法。

背景技术

近年来，不管是发展中国家还是发达国家，饮用水安全问题多次触动人们脆弱的神经，这一问题已逐渐成为全球性的挑战。2007年12月，联合国环境规划署发布报告说，目前全球有11亿人无法获得安全饮用水，这一问题可能因气候变化和人口增长等原因而加剧。联合国甚至警告：如果世界人口持续增加，到2025年，全球三分之一的人口将不得不为获得安全的饮用水而苦恼。与发达国家相比，发展中国家由于基础设施落后，饮用水安全问题令人担忧。联合国教科文组织日前发布消息称，发展中国家约90％的污水和70％的工业废水未经处理就排入河道，威胁饮用水安全。而世界卫生组织指出，全球88％的疾病应归咎于不安全的用水以及缺乏相关卫生设施，因饮用水不干净而引发疾病的现象在发展中国家较为普遍。

随着国内外非织造布技术的不断发展，特别是熔喷工艺技术的不断发展与应用，加上熔喷法非织造布具有独特的纤维网络结构、空隙小、分布均匀等特性，使得采用熔喷技术生产的产品越来越多地应用于过滤领域，立体成型的滤芯也是应用熔喷技术生产的一种过滤产品，由于其独特的结构以及成型理念，使得其应用于液体过滤领域具有巨大的优势及市场。但目前市场上常见的滤芯的功能仅为过滤，这满足不了使用中的需求，因为滤芯易被污染，滋生细菌和藻类，这为饮用水安全问题带来了隐患。

目前，抗菌滤芯常见的生产方法主要有两种，一种为后整理法，常用的主要方式有在产品的后处理工艺中加入抗菌助剂，采用表面涂层方式或者树脂整理方式进行处理。中国专利200610030316.0公开一种多功能熔喷滤芯和滤材及其制造方法，将抗菌基料粒与纤维级树脂粒料先按配比进行混合，同时将功能性超细微粉装入带细孔的装置内，当抗菌基料粒与纤维级树脂粒料混匀后熔喷时，功能性超细微粉被高压气流经专用设备上的数个细孔喷落在熔融状态的细纤维上，并由滤材料接收机或滤芯接收机接收成型，该方法属于表面喷涂的方式进行改性滤芯，但该方法的耐水性能不佳，抗菌微粉容易脱落，造成饮用水的二次污染。另一种为共混法，主要有将金属、金属氧化物、陶瓷粉、沸石等同基材切片共混造粒或直接进行熔喷生产，中国专利200810042065.7公开一种喷熔滤芯及其制备方法，将聚丙烯树脂塑料以及纳米抗菌材料混合，加入到喷熔机中进行加热，喷出丝状卷绕在成型棍上，制成管道形的喷熔滤芯，该方法主要的问题是分散性和均匀性有问题，由于熔喷是形成细小纤维，原料必须达到高度分散水平时产品才能获得良好的效果。

发明内容

本发明的目的在于为了克服现有技术的不足，提供一种具有抗菌功能，能减少饮用水中固体悬浮物功能的熔喷滤芯及其制造方法。

所述熔喷滤芯为中空柱状熔喷滤芯，所述熔喷滤芯由聚丙烯树脂和抗菌母粒组成，按质量百分比聚丙烯树脂为80％～97％，抗菌母粒为3％～20％。

所述中空柱状熔喷滤芯的内径、外径和长度可根据需要选择。

所述聚丙烯树脂可采用纺丝级聚丙烯树脂。

所述抗菌母粒的制备方法如下：将聚丙烯母粒放置于辉光清洗室中进行等离子辉光清洗与活化，然后将活化后的母粒送入磁控镀膜室进行磁控溅射镀银所得到的抗菌母粒。所述等离子辉光清洗与活化的工艺条件可为：离子源电流0.3～0.5A，偏压50～150V，占空比50％～80％，氩气流速10～100SCCM，氧气流速10～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，活化时间5～10min。

所述磁控溅射镀银的工艺条件可为磁控溅射电源功率6～9kW，偏压80～150V，氩气流速20～100SCCM，炉内真空压0.1～0.3Pa，镀膜时间10～25min。

所述熔喷滤芯的制造方法的具体步骤如下：

将抗菌母粒和聚丙烯树脂混合后，加入熔喷设备的投料口，经加热熔融，再经熔体分配流道由模头上的喷丝孔挤出，然后在热空气流拉伸下，细化的纤维冷却固化沉积于滤芯接收机上，最后按需要的长度切断滤芯，制成中空柱状熔喷滤芯。

所述混合，可采用高速混合机混合；所述加热熔融，可采用挤出机加热熔融，挤出机温度可控制在150～350℃；所述熔体分配流道的温度可控制在200～300℃，所述模头的温度可控制在150～250℃；所述热空气流的空气压力可控制在0.02～0.6MPa。

与现在的技术相比，本发明具有以下突出的优点：

1)生产工艺对环境友好，不会有废水的排放。

2)抗菌性能高、持久，从金属离子杀菌能力顺序排列可以得知，银杀菌能力较强，可杀灭常见的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等各种致病菌。

3)磁控溅射技术制备的膜层结构均匀、致密，性能优良，薄膜与基底材料附着牢度高，沉积速度快，不改变基材性质，银膜于纤维之中，不易脱落，可缓慢释放，长期产生抗菌作用。

4)生产工艺简单，无需添加任何助剂，最终产品应用于饮用水处理中，安全性能更高。

附图说明

图1为本发明所述熔喷滤芯实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

参见图1，所述熔喷滤芯为中空柱状熔喷滤芯1，所述熔喷滤芯由聚丙烯树脂和抗菌母粒组成，按质量百分比聚丙烯树脂为80％～97％，抗菌母粒为3％～20％。

以下给出所述熔喷滤芯的具体实施例。

实施例1

将纺丝级聚丙烯母粒放置于辉光清洗室中进行等离子辉光清洗与活化，等离子辉光清洗与活化的工艺条件为：离子源电流0.3A，偏压50V，占空比50％，氩气流速10SCCM，氧气流速10SCCM，炉内真空压力0.1Pa，活化时间5min。然后将活化后的母粒送入磁控镀膜室进行磁控溅射镀银，磁控溅射镀银的工艺条件为：磁控溅射电源功率6KW，偏压80V，氩气流速20SCCM，炉内真空压0.1Pa，镀膜时间10min。

按原料的质量百分比，纺丝级聚丙烯树脂80％，抗菌母粒20％，将两者投入高速混合机中混合均匀，加入熔喷设备的投料口，经挤出机加热熔融，挤出机温度控制在150℃，再经熔体分配流道由模头上的喷丝孔挤出，熔体分配流道温度控制在200℃，模头温度控制在150-250℃，然后在高速热空气流拉伸下，空气压力控制在0.02MPa，细化的纤维冷却固化沉积于滤芯接收机上，然后按需要的长度切断滤芯，制成中空柱状熔喷滤芯，参见图1，中空柱状熔喷滤芯的内径r为35mm，外径R为60mm，长度H为25mm。

将熔喷滤芯进行细菌加标过滤检测，过滤前后水质检验结果(2.00m³)如表1所示。

表1 过滤前后水质检验结果(2.00m³)

实施例2

将纺丝级聚丙烯母粒放置于辉光清洗室中进行等离子辉光清洗与活化，等离子辉光清洗与活化的工艺条件为：离子源电流0.5A，偏压150V，占空比80％，氩气流速100SCCM，氧气流速150SCCM，炉内真空压力0.3Pa，活化时间10min。然后将活化后的母粒送入磁控镀膜室进行磁控溅射镀银，磁控溅射镀银的工艺条件为：磁控溅射电源功率9KW，偏压150V，氩气流速100SCCM，炉内真空压0.3Pa，镀膜时间25min。

按原料的质量百分比，纺丝级聚丙烯树脂97％，抗菌母粒3％，将两者投入高速混合机中混合均匀，加入熔喷设备的投料口，经挤出机加热熔融，挤出机温度控制在350℃，再经熔体分配流道由模头上的喷丝孔挤出，熔体分配流道温度控制在300℃，模头温度控制在250℃，然后在高速热空气流拉伸下，空气压力控制在0.6MPa，细化的纤维冷却固化沉积于滤芯接收机上，然后按需要的长度切断滤芯，制成中空柱状熔喷滤芯，参见图1，中空柱状熔喷滤芯的内径r为35mm，外径R为80mm，长度H为250mm。

实施例3

将纺丝级聚丙烯母粒放置于辉光清洗室中进行等离子辉光清洗与活化，等离子辉光清洗与活化的工艺条件为：离子源电流0.4A，偏压100V，占空比75％，氩气流速50SCCM，氧气流速50SCCM，炉内真空压力0.2Pa，活化时间8min。然后将活化后的母粒送入磁控镀膜室进行磁控溅射镀银，磁控溅射镀银的工艺条件为：磁控溅射电源功率7KW，偏压120V，氩气流速80SCCM，炉内真空压0.2Pa，镀膜时间18min。

按原料的质量百分比，纺丝级聚丙烯树脂90％，抗菌母粒10％，将两者投入高速混合机中混合均匀，加入熔喷设备的投料口，经挤出机加热熔融，挤出机温度控制在250℃，再经熔体分配流道由模头上的喷丝孔挤出，熔体分配流道温度控制在250℃，模头温度控制在180℃，然后在高速热空气流拉伸下，空气压力控制在0.3MPa，细化的纤维冷却固化沉积于滤芯接收机上，然后按需要的长度切断滤芯，制成中空柱状熔喷滤芯，参见图1，中空柱状熔喷滤芯的内径r为35mm，外径R为60mm，长度H为500mm。

实施例4

将纺丝级聚丙烯母粒放置于辉光清洗室中进行等离子辉光清洗与活化，等离子辉光清洗与活化的工艺条件为：离子源电流0.4A，偏压130V，占空比60％，氩气流速70SCCM，氧气流速70SCCM，炉内真空压力0.2Pa，活化时间7min。然后将活化后的母粒送入磁控镀膜室进行磁控溅射镀银，磁控溅射镀银的工艺条件为：磁控溅射电源功率8KW，偏压100V，氩气流速70SCCM，炉内真空压0.2Pa，镀膜时间22min。

按原料的质量百分比，纺丝级聚丙烯树脂85％，抗菌母粒15％，将两者投入高速混合机中混合均匀，加入熔喷设备的投料口，经挤出机加热熔融，挤出机温度控制在220℃，再经熔体分配流道由模头上的喷丝孔挤出，熔体分配流道温度控制在280℃，模头温度控制在280℃，然后在高速热空气流拉伸下，空气压力控制在0.4MPa，细化的纤维冷却固化沉积于滤芯接收机上，然后按需要的长度切断滤芯，制成中空柱状熔喷滤芯，参见图1，中空柱状熔喷滤芯的内径r为35mm，外径R为80mm，长度H为500mm。

实施例5

将纺丝级聚丙烯母粒放置于辉光清洗室中进行等离子辉光清洗与活化，等离子辉光清洗与活化的工艺条件为：离子源电流0.35A，偏压90V，占空比75％，氩气流速85SCCM，氧气流速95SCCM，炉内真空压力0.2Pa，活化时间5min。然后将活化后的母粒送入磁控镀膜室进行磁控溅射镀银，磁控溅射镀银的工艺条件为：磁控溅射电源功率8KW，偏压140V，氩气流速75SCCM，炉内真空压0.3Pa，镀膜时间23min。

按原料的质量百分比，纺丝级聚丙烯树脂92％，抗菌母粒8％，将两者投入高速混合机中混合均匀，加入熔喷设备的投料口，经挤出机加热熔融，挤出机温度控制在190℃，再经熔体分配流道由模头上的喷丝孔挤出，熔体分配流道温度控制在240℃，模头温度控制在210℃，然后在高速热空气流拉伸下，空气压力控制在0.5MPa，细化的纤维冷却固化沉积于滤芯接收机上，然后按需要的长度切断滤芯，制成中空柱状熔喷滤芯，参见图1，中空柱状熔喷滤芯的内径r为45mm，外径R为55mm，长度H为70mm。

Claims

1.一种熔喷滤芯，其特征在于为中空柱状熔喷滤芯，所述熔喷滤芯由聚丙烯树脂和抗菌母粒组成，按质量百分比聚丙烯树脂为80％～97％，抗菌母粒为3％～20％。

2.如权利要求1所述的一种熔喷滤芯，其特征在于所述聚丙烯树脂采用纺丝级聚丙烯树脂。

3.如权利要求1所述的一种熔喷滤芯，其特征在于所述抗菌母粒的制备方法如下：将聚丙烯母粒放置于辉光清洗室中进行等离子辉光清洗与活化，然后将活化后的母粒送入磁控镀膜室进行磁控溅射镀银所得到的抗菌母粒；所述等离子辉光清洗与活化的工艺条件为离子源电流0.3～0.5A，偏压50～150V，占空比50％～80％，氩气流速10～100SCCM，氧气流速10～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，活化时间5～10min。

4.如权利要求1所述的一种熔喷滤芯，其特征在于所述磁控溅射镀银的工艺条件为磁控溅射电源功率6～9kW，偏压80～150V，氩气流速20～100SCCM，炉内真空压0.1～0.3Pa，镀膜时间10～25min。

5.如权利要求1～4中的一种熔喷滤芯的制造方法，其特征在于其具体步骤如下：

6.如权利要求5所述的一种熔喷滤芯的制造方法，其特征在于所述混合，是采用混合机混合。

7.如权利要求5所述的一种熔喷滤芯的制造方法，其特征在于所述加热熔融，是采用挤出机加热熔融，挤出机温度控制在150～350℃。

8.如权利要求5所述的一种熔喷滤芯的制造方法，其特征在于所述熔体分配流道的温度是控制在200～300℃。

9.如权利要求5所述的一种熔喷滤芯的制造方法，其特征在于所述模头的温度控制在150～250℃。

10.如权利要求5所述的一种熔喷滤芯的制造方法，其特征在于所述热空气流的空气压力控制在0.02～0.6MPa。