CN103085374B - 一种熔喷活性炭无纺布及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公示了一种熔喷活性炭无纺布，包括有活性碳层，其中，活性碳层位于底层熔喷层和顶层熔喷层之间，活性碳层由活性碳粉末经高压喷射构成，底层熔喷层和顶层熔喷层均由原料颗粒熔融形成熔体后喷射成丝构成，且底层熔喷层和顶层熔喷层轧压后将活性碳层包裹其中。本发明的熔喷活性炭无纺布既有熔喷无纺布的超细过滤特点，又有活性炭的吸附作用，能够避免过滤介质的过分堆积而导致过滤性能的降低，其可以作为高危作业环境下人群的呼吸防护的呼吸器，也可用于食品、化工等行业的气体液体的精细过滤；在过滤精度、透气性、纳污容量、压力损失、初阻力以及流体介质的相容性等方面与其他过滤介质相比具有较好的优越性。
Description
技术领域
本发明涉及一种无纺布及其生产工艺，尤其是一种熔喷活性炭无纺布及其生产工艺。
背景技术
无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。如多采用聚丙烯(pp材质)粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。非织造布突破了传统的纺织原理，并具有工艺流程短、生产速率快，产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点；但是无纺布易起球，尺寸安定性差的缺点。
现有的活性炭无纺布是在无纺布上洒上活性碳粉再采用胶或者热熔复合的方法将活性炭和无纺布结合，由于采用胶粘方法或者热熔方法都会进一步增加无纺布滤阻，降低无纺布的过滤效率，而且生产工艺复杂，工序多。现有专利号为CN201220180536.2，名称为《活性炭无纺布》的专利公开一种活性炭无纺布，包括无纺布层，无纺布层包括内层和里层，所述的无纺布层由内层与外层之间还吸附融结有由粉末状结构颗粒构成的活性炭层，所述的无纺布层与活性炭层通过粘胶相连。该专利虽然将活性炭层置于无纺布层之间，但是其通过粘胶的方法连接，粘胶层不但会增加无纺布滤阻，而且会阻塞活性炭的空隙，从而影响无纺布的过滤能力及活性炭的吸附能力，因此其结构有待进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为改善上述技术现状，提供吸附性高、过滤性高、用途广泛的一种熔喷活性炭无纺布，它对有毒有害气体、液体具有良好的吸附及过滤作用。
本发明所要解决的技术问题是为改善上述技术现状，提供工艺简单、工序少、且能避免增加无纺布的滤阻的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，它以活性炭为吸附材料，采用熔喷技术将活性炭粉末均匀喷撒于熔喷层上，再通过轧压成型制成上述产品。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种熔喷活性炭无纺布，包括有活性碳层，其中，活性碳层位于底层熔喷层和顶层熔喷层之间，活性碳层由活性碳粉末经高压喷射构成，底层熔喷层和顶层熔喷层均由原料颗粒熔融形成熔体后喷射成丝构成，且底层熔喷层和顶层熔喷层轧压后将活性碳层包裹其中。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的原料颗粒为聚丙烯颗粒，原料颗粒的粒径为3 mm至5mm，熔体的流动性指数为10g/min至20g/min，熔体的灰分小于或等于200ppm，熔体的含水量小于或等于0.2%，熔体的温度为250℃至350℃。
上述的活性炭的粒径为1 mm至3mm，活性炭的密度为0.3 g/ml至0.4g/ml，活性炭的比表面积1500 m2/g至2500m2/g，活性炭的孔隙数量为1000个/g至1500个/g，活性炭的孔隙容积为0.2 mL/g至1mL/g。
本发明的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、将原料颗粒装入二台间隔设置的螺杆挤出机的加料斗内，使原料颗粒通过螺杆挤出机加热熔融形成熔体，同时将活性炭粉末加入设置于二台螺杆挤出机之间的活性碳施加装置的进料斗中；
步骤二、所述的熔体从螺杆挤出机中挤出，经过计量装置计量输出至熔体喷射模头，经过加热器加热后的空气也进入熔体喷射模头中，同时活性炭粉末在压缩空气包中的压缩空气作用下输送到活性碳粉喷射头中，经过净化后的压缩空气也随之进入活性碳粉喷射头中；
步骤三、所述的熔体在负压作用下从熔体喷射模头中喷出，喷出的熔体通过气流牵伸形成纤维而铺置于输网帘上，喷出的纤维分别形成底层熔喷层和顶层熔喷层，所述的活性炭粉末在活性碳粉喷射头的高压作用下喷到底层熔喷层上形成活性碳层，所述的活性碳层位于底层熔喷层和顶层熔喷层之间；
步骤四、由纤维构成的底层熔喷层和顶层熔喷层与由活性炭粉末构成的活性碳层一起经过热轧辊轧压形成熔喷活性炭无纺布；
步骤五、成形后的熔喷活性炭无纺布通过卷布机卷成布卷。
上述的熔体挤出机的螺杆直径为80 mm至100mm，螺杆的长径比为10至15，螺杆的加料段为 200℃至220℃，螺杆的压缩段为 230℃至250℃。
上述的熔体喷射模头的温度为 250℃至270℃，熔体喷射模头的喷射孔径在200 nm至500nm。
上述的熔体与气流的夹角为50°至80°。
上述的熔体喷射模头与接收纤维的输网帘距离为200mm至800mm。
上述的加热器的加热温度为300℃至400℃。
上述的热轧辊的温度为130℃至160℃，热轧辊的压力为0.1MPa至0.5MPa。
与现有技术相比，本发明的一种熔喷活性炭无纺布，包括有活性碳层，其中，活性碳层位于底层熔喷层和顶层熔喷层之间，活性碳层由活性碳粉末经高压喷射构成，底层熔喷层和顶层熔喷层均由原料颗粒熔融形成熔体后喷射成丝构成，且底层熔喷层和顶层熔喷层轧压后将活性碳层包裹其中。本发明的熔喷活性炭无纺布在底层熔喷层和顶层熔喷层之间添加由活性炭粉末构成的活性碳层，以增加熔喷无纺布对有毒有害气体、液体的吸附，提高过滤效率；它既有熔喷无纺布的超细过滤特点，又有活性炭的吸附作用，能够避免过滤介质的过分堆积而导致过滤性能的降低。本发明的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，工艺简单、工序少，通过该生产工艺生产的熔喷活性炭无纺布，可以作为高危作业环境下人群的呼吸防护的呼吸器，也可用于食品、化工等行业的气体液体的精细过滤；在过滤精度、透气性、纳污容量、压力损失、初阻力以及流体介质的相容性等方面与其他过滤介质相比具有较好的优越性。
附图说明
图1是本发明的结构剖视示意图；
图2是本发明的生产工艺示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图2所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：底层熔喷层11、活性碳层12、顶层熔喷层13、螺杆挤出机2、加料斗21、活性碳施加装置3、进料斗31、熔体喷射模头4、加热器41、压缩空气包5、活性碳粉喷射头6、输网帘7、轧辊8、卷布机9。
如图1至图2所示，本发明的
一种熔喷活性炭无纺布，包括有活性碳层12，其中，活性碳层12位于底层熔喷层11和顶层熔喷层13之间，活性碳层12由活性碳粉末经高压喷射构成，底层熔喷层11和顶层熔喷层13均由原料颗粒熔融形成熔体后喷射成丝构成，且底层熔喷层11和顶层熔喷层13轧压后将活性碳层包裹其中。
实施例中，原料颗粒为聚丙烯颗粒，原料颗粒的粒径为3 mm至5mm，熔体的流动性指数为10g/min至20g/min，熔体的灰分小于或等于200ppm，熔体的含水量小于或等于0.2%，熔体的温度为250℃至350℃。
实施例中，活性炭的粒径为1 mm至3mm，活性炭的密度为0.3 g/ml至0.4g/ml，活性炭的比表面积1500 m2/g至2500m2/g，活性炭的孔隙数量为1000个/g至1500个/g，活性炭的孔隙容积为0.2 mL/g至1mL/g。
本发明的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、将原料颗粒装入二台间隔设置的螺杆挤出机2的加料斗21内，使原料颗粒通过螺杆挤出机2加热熔融形成熔体，同时将活性炭粉末加入设置于二台螺杆挤出机2之间的活性碳施加装置3的进料斗31中；熔体挤出机2的螺杆直径为80 mm至100mm，螺杆的长径比为10至15，螺杆的加料段温度控制在200℃至220℃，螺杆的压缩段温度控制在 230℃至250℃，从螺杆挤出机2挤出的熔体的温度为250℃至350℃，螺杆挤出机2的熔体挤出量为2克/分至6克/分。
步骤二、熔体从螺杆挤出机2中挤出，经过计量装置计量输出至熔体喷射模头4，经过加热器41加热后的空气也进入熔体喷射模头4中，同时活性炭粉末在压缩空气包5中的压缩空气作用下输送到活性碳粉喷射头6中，经过净化后的压缩空气也随之进入活性碳粉喷射头6中；熔体喷射模头4的温度为 250℃至270℃，熔体喷射模头4上喷丝板的温度控制在260℃至280℃，熔体喷射模头4的喷射孔径在200 nm至500nm；加热器41的加热温度控制在300℃至400℃。
步骤三、熔体在负压作用下从熔体喷射模头4中喷出，喷出的熔体通过气流牵伸形成纤维而铺置于输网帘7上，喷出的纤维分别形成底层熔喷层11和顶层熔喷层13，所述的活性炭粉末在活性碳粉喷射头6的高压作用下喷到底层熔喷层11上形成活性碳层12，所述的活性碳层12位于底层熔喷层11和顶层熔喷层13之间；从熔体喷射模头4和活性碳粉喷射头6中喷出的喷射压力可达0.3Mpa至0.6MPa，以高压喷出的目的，是为了让活性碳粉末可以植入到熔喷纤维层中，不会出现粉末迁移现象；而喷射到输网帘7上纤维直径粗细不一，主体细度在1μm至4μm，一般小于10μm，其细度与气流速度、接收距离、熔体流动性指数等参数有关，其细度远小于普通的纺粘、化纤的细度，长度为10mm至100mm,正是这些粗细、长短不等的纤维结构才使得熔喷无纺布具有精细的微孔结构和毛细结构，适于过滤材料的用途；气流与熔体流夹角即喷射角为50°至80°，熔体喷射模头4与接收纤维的输网帘7距离即接收距离为200mm至800mm，改变接收距离可以改变布的手感，接收距离越大手感就越软。
步骤四、由纤维构成的底层熔喷层11和顶层熔喷层13与由活性炭粉末构成的活性碳层12一起经过热轧辊8轧压形成熔喷活性炭无纺布；热轧辊8的温度控制在130℃至160℃，热轧辊8的压力控制在0.1MPa至0.5MPa。
步骤五、成形后的熔喷活性炭无纺布通过卷布机9卷成布卷；成品的熔喷活性炭无纺布的宽度可达1米至2米，其每平方米定量为10克至100克，成品的熔喷活性炭无纺布的孔隙在1μm至10μm。
通过上述生产工艺生产的熔喷活性炭无纺布，既有熔喷无纺布的超细过滤特点，又有活性炭的吸附作用，能够避免过滤介质的过分堆积降低过滤性能，可以增加熔喷无纺布对有毒有害气体、液体的吸附，提高过滤效率，本产品可以作为高危作业环境下人群的呼吸防护的呼吸器，也可用于食品、化工等行业的气体液体的精细过滤，在过滤精度、透气性、纳污容量、压力损失、初阻力以及流体介质的相容性等方面与其他过滤介质相比具有较好的优越性；此外通过调节熔喷工艺参数制得内密外疏的具有一定密度梯度的熔喷活性炭无纺布以满足特殊过滤需要。
本产品的应用领域：由于像H1N1病毒大小为80nm至120nm，有毒有害气体分子大小在1nm至2nm，而本产品的熔喷活性炭无纺布的孔隙在1μm至10μm，再加之活性碳层的吸附作用，可以有效阻断病毒及有害气体，所以可以将其应用于环保卫生行业的防病毒呼吸器、医用防护口罩等；还可以用于石化行业的无碱脱臭、乙烯脱盐水、水净化及污水处理，电力行业的电厂水质处理及保护，化工行业的气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制，食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯、除臭，环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化，对城市污水中的酚、苯、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物进行深度处理，工业上有毒的有机化合物和某些金属及其化合物的处理等。
Claims (9)
1.一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：包括有活性碳层(12)，所述的活性碳层(12)位于底层熔喷层(11)和顶层熔喷层(13)之间，所述的活性碳层(12)由活性碳粉末经高压喷射构成，所述的底层熔喷层(11)和顶层熔喷层(13)均由原料颗粒熔融形成熔体后喷射成丝构成，且所述的底层熔喷层(11)和顶层熔喷层(13)轧压后将活性碳层包裹其中；其生产工艺包括以下步骤：
步骤一、将原料颗粒装入二台间隔设置的螺杆挤出机(2)的加料斗(21)内，使原料颗粒通过螺杆挤出机(2)加热熔融形成熔体，同时将活性炭粉末加入设置于二台螺杆挤出机(2)之间的活性碳施加装置(3)的进料斗(31)中；
步骤二、所述的熔体从螺杆挤出机(2)中挤出，经过计量装置计量输出至熔体喷射模头(4)，经过加热器(41)加热后的空气也进入熔体喷射模头(4)中，同时活性炭粉末在压缩空气包(5)中的压缩空气作用下输送到活性碳粉喷射头(6)中，经过净化后的压缩空气也随之进入活性碳粉喷射头(6)中；
步骤三、所述的熔体在负压作用下从熔体喷射模头(4)中喷出，喷出的熔体通过气流牵伸形成纤维而铺置于输网帘(7)上，喷出的纤维分别形成底层熔喷层(11)和顶层熔喷层(13)，所述的活性炭粉末在活性碳粉喷射头(6)的高压作用下喷到底层熔喷层(11)上形成活性碳层(12)，所述的活性碳层(12)位于底层熔喷层(11)和顶层熔喷层(13)之间；
步骤四、由纤维构成的底层熔喷层(11)和顶层熔喷层(13)与由活性炭粉末构成的活性碳层(12)一起经过热轧辊(8)轧压形成熔喷活性炭无纺布；
步骤五、成形后的熔喷活性炭无纺布通过卷布机(9)卷成布卷。
2.根据权利要求1所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的原料颗粒为聚丙烯颗粒，所述的原料颗粒的粒径为3mm至5mm，所述的熔体的流动性指数为10g/min至20g/min，所述的熔体的灰分小于或等于200ppm，所述的熔体的含水量小于或等于0.2%，所述的熔体的温度为250℃至350℃。
3.根据权利要求2所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的活性炭的粒径为1mm至3mm，所述的活性炭的密度为0.3g/ml至0.4g/ml，所述的活性炭的比表面积1500m2/g至2500m2/g，所述的活性炭的孔隙数量为1000个/g至1500个/g，所述的活性炭的孔隙容积为0.2mL/g至1mL/g。
4.根据权利要求1所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的熔体挤出机(2)的螺杆直径为80mm至100mm，所述的螺杆的长径比为10至15，所述的螺杆的加料段为200℃至220℃，所述的螺杆的压缩段为230℃至250℃。
5.根据权利要求4所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的熔体喷射模头(4)的温度为250℃至270℃，所述的熔体喷射模头(4)的喷射孔径在200nm至500nm。
6.根据权利要求5所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的熔体与气流的夹角为50°至80°。
7.根据权利要求6所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的熔体喷射模头(4)与接收纤维的输网帘(7)距离为200mm至800mm。
8.根据权利要求7所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的加热器(41)的加热温度为300℃至400℃。
9.根据权利要求8所述的一种熔喷活性炭无纺布的生产工艺，其特征是：所述的热轧辊(8)的温度为130℃至160℃，所述的热轧辊(8)的压力为0.1MPa至0.5MPa。
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