CN103835180A

CN103835180A - 一种湿法无纺布及其生产方法和用途

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Publication number: CN103835180A
Application number: CN201210480170.5A
Authority: CN
Inventors: 朱杰; 蔡文杰; 纪舜卿
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明公开一种湿法无纺布及其生产方法和用途，该无纺布是由聚酯纤维、耐高温阻燃纤维以及热可塑性树脂所组成，所述聚酯纤维占绝干无纺布的30～45重量%，所述耐高温阻燃纤维占绝干无纺布的10～20重量%，热可塑性树脂占绝干无纺布的35～60重量%。本发明的湿法无纺布具有刚软度高、形状保持率好、捕集效率高、压损低的特点，同时还具有生产成本低的优点，可应用于液体或气体过滤领域中。

Description

一种湿法无纺布及其生产方法和用途

技术领域

本发明涉及一种湿法无纺布及其生产方法和用途。

背景技术

现阶段随着人们对环境的越来越关注，对于空气质量的要求越来越高，滤芯式空气净化器的使用也越来越广泛，滤芯式空气净化器滤芯材料主要采用无纺材料等制成，目前市场上的无纺材料在其硬度等性能较差，导致滤芯支撑不良，当空气压力较大时，影响滤材纳污量及缩短了使用寿命。

如中国公开专利CN101058960A公开了一种湿法骨架材料无纺布，构成该无纺布的纤维种类为聚酯纤维和水溶性维尼纶纤维，由于制得的无纺布难以达到较高的刚软度，所以在进行较高风量的空气过滤中容易出现变形而导致结构压损变高，过滤性能变差。

又如特开2005-159283公开了一种电池中电容的分隔层，其主要采用纤度在0.45dtex以下的热塑性聚酯纤维，且平均流量孔径在1.1微米以下，虽然能制得捕集效率很高的无纺布，但是高捕集效率的同时带来了过滤时的压力损失很高，所以过滤材料寿命会降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刚软度高、捕集效率高、压损低的湿法无纺布及其生产方法和用途。

本发明的技术解决方案如下：本发明的湿法无纺布是由聚酯纤维、耐高温阻燃纤维以及热可塑性树脂所形成，所述聚酯纤维占绝干无纺布的30～45重量%，所述耐高温阻燃纤维占绝干无纺布的10～20重量%，热可塑性树脂占绝干无纺布的35～60重量%。如果聚酯纤维的含量小于30%，制得的无纺布通气度就会降低，导致过滤时无纺布的阻力变大，聚酯纤维的含量减少势必会增加耐高温阻燃纤维的含量，所以无纺布的脆性高，易断裂，不利于尺寸稳定；如果聚酯纤维的含量大于45%，则制得的无纺布在后道打褶性能差，导致无纺布的尺寸稳定性差。如果耐高温阻燃纤维的含量小于10%，无纺布中的耐高温阻燃纤维主要为了提高无纺布的刚软度，如果耐高温阻燃纤维的含量变少了，制得无纺布的刚软度就会低；如果耐高温阻燃纤维的含量大于30%，则无纺布的刚性太强，韧性较弱，易造成断裂。如果热可塑性树脂的含量小于35%，虽提高了通气度，但是刚软度会下降，导致无纺布的尺寸稳定性变差，影响后道打褶加工性能；如果热可塑性树脂的含量大于60%，虽然可以提高无纺布的刚软度，但是纤维含量降低，通气度会下降，影响使用时的过滤阻力。

本发明的耐高温阻燃纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚苯并咪唑纤维、聚氯乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维或聚酰亚胺纤维。考虑到无机矿物纤维具有较高的刚性，在制成无纺布时具有较高的形状保持力，优选玻璃纤维、玄武岩纤维无机纤维。考虑到干燥后能得到较高的形状保持力，上述热可塑性树脂主要成分为丙烯酸树脂或苯丙树脂。

上述聚酯纤维是由直径在23～50μm之间的粗纤度聚酯纤维、直径在5～23μm之间的细纤度聚酯纤维中的一种或两种构成。如果细纤度聚酯纤维的直径小于5μm，无纺布的过滤时阻力就变大，且易堵塞，无纺布的综合过滤性能差；如果细纤度聚酯纤维的直径大于23μm，就难于过滤到空气中的细小微粒和细菌。如果粗纤度聚酯纤维的直径小于23μm，则无纺布的透气性能降低，过滤性能下降；如果粗纤度聚酯纤维的直径大于50μm，则无纺布纤维间的空隙变大，对活性炭的夹持率下降，易造成漏碳的现象。

上述粗纤度聚酯纤维占绝干无纺布的18～32重量%，所述细纤度聚酯纤维占绝干无纺布的12～24重量%。如果细纤度聚酯纤维的含量小于12%的话，那粗纤维的含量就会增多，制得的无纺布的空隙变大，空气中的细小微粒和细菌就难于被捕集到，且在后道加工中如果夹持活性炭的话，活性炭就会漏出。

上述耐高温阻燃纤维的直径为8～15μm。如果耐高温阻燃纤维的直径小于8μm，则耐高温阻燃纤维对无纺布的刚软度的增强效果并不明显，如果耐高温阻燃纤维的直径大于15μm，则捕集效率有所降低，同时在后道加工中如果夹持活性炭的话，活性炭就会漏出。

本发明的湿法无纺布中纤维间存在空隙，且直径在180μm以上的空隙的数量在千分之一以下。目前国内市场上的活性炭颗粒的粒径都比较大，有几百微米甚至几毫米粗的颗粒，与这种活性炭颗粒复合时，对无纺布中纤维间存在的空隙基本没有要求。而最近国内外对活性炭颗粒的加工越来越高，均匀性也越来越好，尤其在用于空气过滤方面，活性炭颗粒的粒径略高于180μm，这样的话对纤维间存在的空隙在180微米以上，甚至200微米以上的无纺布来说，如果与粒径略高于180μm的活性炭颗粒复合，就很容易发生漏炭的现象。因此本发明制备了一种纤维间空隙非常小的无纺布，可以避免与活性炭颗粒复合加工时炭粉掉落的现象。

根据JIS L 1096法，本发明湿法无纺布的经向刚软度为120mN以上、纬向刚软度为90mN以上。刚软度在此范围的话，打褶后的无纺布可以有较好的尺寸稳定性，在使用时不易变形。

在测定压为125Pa时，本发明湿法无纺布的通气度值为130cc/cm²/sec以上。通气度在此范围的话，制得的无纺布作为过滤材料在较高的风量下有较低的阻力；如果与其他过滤材料复合或者与活性炭等材料复合时，过滤材料的整体的阻力会上升，为了保证整体阻力不至于过大，所以在保持较高捕集效率的同时尽量要保证较好的通气度。

本发明湿法无纺布在140℃下处理5min的热收缩率在2%以下，因为在后道工序中无纺布在受热后会出现一定的收缩，如果无纺布的热收缩率大于2%的话，无纺布就会出现严重变形，这样就会降低过滤性能。

本发明湿法无纺布的克重为50～100g/m²，无纺布的厚度为0.3～0.5mm，如果无纺布的克重太低、太薄会造成尺寸稳定性差，捕集效率低；如果无纺布的克重太高、太厚会造成压损太高，成本太高。

根据JIS L1096法测定，本发明湿法无纺布的经向拉伸强力为125 N/50mm以上,纬向拉伸强力为85N/50mm以上，无纺布必须保持一定的强力，否则在打褶过程中可能出现断裂。

本发明湿法无纺布的生产方法步骤如下：将粗纤度聚酯纤维、细纤度聚酯纤维以及长度为5～30mm的耐高温阻燃纤维与水在搅拌速度为80～150r/min下进行搅拌，铺网形成纤维网，自然脱水，再将热可塑性树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为120～145℃、时间为45s～1.2min下进行干燥处理，收卷，最终制得成品。上述聚酯纤维的长度为8～20mm，如果聚酯纤维的长度低于8mm，构成无纺布的纤维之间的抱合性就弱，还可能出现毛羽的现象；如果聚酯纤维的长度大于20mm，则纤维在悬浮液中的分布不均，易出现疵点。

在生产本发明的湿法无纺布过程中如果搅拌速度低于80r/min的话，上述聚酯纤维和耐高温阻燃纤维在水中分散性不好，在成网时易造成纤维网不均匀；如果搅拌速度高于150r/min的话，能耗大。如果上述干燥温度低于120℃、干燥时间小于45s的话，涂布在纤维网上的热可塑性树脂就得不到充分地干燥，因而制得无纺布的刚软度得不到保证；如果干燥温度高于145℃、干燥时间高于1.2min的话，造成浪费能源，而且无纺布会发生严重的收缩，这样就会降低过滤性能。

本发明的湿法无纺布具有刚软度高、形状保持率好、捕集效率高、压损低的特点，同时还具有生产成本低的优点，可应用于体或气体过滤领域中。

具体实施方式

通过以下实施例及比较例更加详细地说明本发明，但本发明的保护范围并不限于实施例，实施例中的各物性由以下方法测定。

【纤维间空隙】

幅宽方向平均裁剪10cm*10cm的样品10块，每块样品按左、中、右方向3个地方，通过日本KEYENCE公司的VHX-100数码显微镜观察纤维间空隙，每个地方数625个空隙，统计大于180um的空隙率，算出平均值（单位：‰）。判断基准如下：直径在180μm以上的空隙的数量在千分之一以下的为合格，直径在180μm以上的空隙的数量大于千分之一的为不合格。

【捕集效率】

把片状的滤材放到直径35厘米开口的机器上，固定住，调节风量3m3/min的空气通过测定滤材，然后将1g/min浓度的ISO-A2的粉尘喂向测试样品，当样品阻力上升150Pa时，停止实验，并称量测试样品的增重M1，以及HEPA滤材的增重M2，从而算出该测定滤材的捕集效率，该捕集效率的测试方法如下：

捕集效率（%）＝M1／（M1+M2）×100%

测定的一个样品中任意5个地方取样并且测定，得到平均值。

【粉尘捕集量】

把片状的滤材放到直径35厘米开口的机器上，固定住，调节风量3m3/min的空气通过测定滤材，然后将1g/min浓度的ISO-A2的粉尘喂向测试样品，当样品阻力上升150Pa时，停止实验，并称量测试样品上积累的粉尘增重M1，以及HEPA滤材的增重M2。从而算出该测定滤材的粉尘捕集量,单位：g／m^２，

粉尘捕集量=(M1+M2)/测试样品的面积（m²）

通常通过滤材上面的粉尘捕集量来间接地表观滤材的使用寿命。粉尘捕集量大的滤材，使用寿命越长。

【压力损失】

上记（2）实验时，没有喂粉尘时，测试样品的初始阻力。一般测试5个样品，取平均值。

【刚软度】

根据JIS L1096标准，试验材料尺寸：89mm×25mm，利用（格利安式）选用合适的量程砝码，利用设备测试杆摆动幅度的大小，在显示屏上显示出对应的刚软度大小。在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。

【拉伸强力】

根据JIS L1096标准, 试验材料尺寸：宽50mm×长300mm，标准点为200mm,利用Instron测定设备，在拉伸速度100mm/min下进行测试，测试经、纬向的样品数各为N=5。

【通气度】

根据JIS L1096标准，把无纺布沿幅宽方向均匀裁剪10块样品（10cm*10cm）,置于FX3300通气度试验机测试口下方通过125Pa的压力进行测试，测试的量程选为cm³/cm²/s，然后取10块样品测试值的平均值。

【热收缩率】

将无纺布取样，大小为300mm×50mm，在无纺布的一端加30g重量的力，在温度为150℃的烘箱中放置3分钟，后测量其长度Lmm，用（L-300）/L*100%得到热收缩率，测量5次取平均值。

实施例1

采用直径为5μm的细纤度聚酯短纤维、直径为23μm的粗纤度聚酯短纤维、直径为8μm的玻璃纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为80r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将丙烯酸树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为120℃、时间为45s下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，测得无纺布中含有12重量%的细纤度聚酯短纤维、18重量%粗纤度聚酯短纤维、10重量%玻璃纤维、60重量%丙烯酸树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例2

采用直径为23μm的细纤度聚酯短纤维、直径为50μm的粗纤度聚酯短纤维、直径为8μm的玄武岩纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为90r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将丙烯酸树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为120℃、时间为45s下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，测得无纺布中含有24重量%的细纤度聚酯短纤维、18重量%粗纤度聚酯短纤维、20重量%玄武岩纤维、38重量%丙烯酸树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例3

采用直径为8μm的细纤度聚酯短纤维、直径为30μm的粗纤度聚酯短纤维、直径为12μm的玻璃纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为100r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将苯丙树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为130℃、时间为50s下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，测得无纺布中含有12重量%的细纤度聚酯短纤维、23重量%粗纤度聚酯短纤维、30重量%玻璃纤维、35重量%苯丙树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例4

采用直径为10μm的细纤度聚酯短纤维、直径为35μm的粗纤度聚酯短纤维、直径为10μm的聚四氟乙烯纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为110r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将丙烯酸树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为130℃、时间为50s下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，测得无纺布中含有18重量%的细纤度聚酯短纤维、24重量%粗纤度聚酯短纤维、18重量%聚四氟乙烯纤维、40重量%丙烯酸树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例5

采用直径为14μm的细纤度聚酯短纤维、直径为40μm的粗纤度聚酯短纤维、直径为15μm的聚酰亚胺纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为120r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将苯丙树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为135℃、时间为60s下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，测得无纺布中含有13重量%的细纤度聚酯短纤维、32重量%粗纤度聚酯短纤维、15重量%聚酰亚胺纤维、40重量%苯丙树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例6

采用直径为16μm的细纤度聚酯短纤维、直径为45μm的粗纤度聚酯短纤维、直径为14μm的聚氯乙烯纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为130r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将丙烯酸树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为135℃、时间为60s下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，测得无纺布中含有22重量%的细纤度聚酯短纤维、20重量%粗纤度聚酯短纤维、20重量%聚氯乙烯纤维、38重量%丙烯酸树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

比较例1

采用直径为8μm的细纤度聚酯短纤维、直径为40μm的粗纤度聚酯短纤维、直径为12μm的玻璃纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为140r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将丙烯酸树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为155℃、时间为1.2min下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，其中测得无纺布中含有4重量%的细纤度聚酯短纤维、40重量%粗纤度聚酯短纤维、6重量%玻璃纤维、50重量%丙烯酸树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

比较例2

采用直径为14μm的细纤度聚酯短纤维、直径为80μm的粗纤度聚酯短纤维进行混合，然后与水在搅拌速度为150r/min下进行搅拌分散，铺网，自然脱水，再将热苯丙树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为145℃、时间为1.2min下进行干燥处理，收卷，最终制得本发明的湿法无纺布，测得无纺布中含有14重量%的细纤度聚酯短纤维、6重量%粗纤度聚酯短纤维、80重量%苯丙树脂。评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

表1

Figure 2012104801705100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1.一种湿法无纺布，其特征在于：该无纺布是由聚酯纤维、耐高温阻燃纤维以及热可塑性树脂所形成的，所述聚酯纤维占绝干无纺布的30～45重量%，所述耐高温阻燃纤维占绝干无纺布的10～30重量%，热可塑性树脂占绝干无纺布的35～60重量%。

2.根据权利要求1所述的湿法无纺布，其特征在于：所述聚酯纤维是由直径在23～50μm之间的粗纤度聚酯纤维、直径在5～23μm之间的细纤度聚酯纤维中的一种或两种构成。

3.根据权利要求1或2所述的湿法无纺布，其特征在于：所述粗纤度聚酯纤维占绝干无纺布的18～32重量%，所述细纤度聚酯纤维占绝干无纺布的12～24重量%。

4.根据权利要求1所述的湿法无纺布，其特征在于：所述耐高温阻燃纤维的直径为8～15μm。

5.根据权利要求1或2所述的湿法无纺布，其特征在于：该无纺布的直径在180微米以上的空隙数量在千分之一以下。

6.根据权利要求1或2所述的湿法无纺布，其特征在于：根据JIS L 1096法，该无纺布的经向刚软度为120mN以上、纬向刚软度为90mN以上。

7.根据权利要求1或2所述的湿法无纺布，其特征在于：在测定压为125Pa时，该无纺布的通气度值为130cc/cm²/sec以上。

8.一种权利要求1所述的湿法无纺布的生产方法，其特征在于：将粗纤度聚酯纤维、细纤度聚酯纤维以及长度为5～30mm的耐高温阻燃纤维与水在搅拌速度为80～150r/min下进行搅拌，铺网形成纤维网，自然脱水，再将热可塑性树脂均匀涂布在纤维网上，然后在干燥温度为120～145℃、时间为45s～1.2min下进行干燥处理，收卷，最终制得成品。

9.一种权利要求1所述的湿法无纺布在液体或气体过滤领域中的应用。