CN104246079B - 一种羽毛吸油围栏结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种羽毛吸油围栏结构，包括一内芯(2)；一缠绕在内芯(2)外面的外圈(3)。内芯(2)为一布袋，布袋中充填有羽毛吸油材料；布袋材料为纺粘-熔喷-纺粘聚丙烯非织造布；外圈(3)为由羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维热熔合形成的片状吸油毡，羽毛与聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为70～85:15～30。该围栏能够提供可靠的漂浮性，减缓内芯强度的下降。还公开了一种羽毛吸油围栏结构的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸油围栏，尤指一种采用羽毛制备而成的羽毛吸油围栏结构以及其制备方法，属于环境保护领域。
背景技术
现有的羽绒制品生产中，原料来源于家禽养殖业中鹅与鸭的羽毛。其中羽绒仅占羽毛的20～25％左右，是羽绒制品的主要原料，其余约75％的羽毛毛片做为废料，一般粉碎后作角蛋白饲料添加剂，附加值很低。在做上述用途时，羽绒、羽毛都是以分散形态使用，由于羽绒、羽毛纤维中空腔多，比重轻，在自然环境中很容易飞散，容易造成环境的二次污染。
近年来，海上石油泄漏导致的海洋污染时有发生，治理海洋污染迫在眉睫。羽毛是一种很好的吸油材料，因此有人想到了将羽毛用于进行石油泄漏后的吸油、脱油。由于用于工业化加工的羽毛原料，都须经水洗脱油脂处理以满足生产人员的卫生健康要求。而经过水洗脱脂处理的羽毛，不仅能吸油，而且还能吸水；其吸油速度很快，而吸水速度比较缓慢。当水体受到油或有机溶剂污染时，通常首先用吸油围栏将污染区域围起来，防止污染扩散。当油污面积比较大时，油污处理可能要历时几天。羽毛制备的吸油围栏在几天的时间里，由于羽毛也会吸水，而羽毛的密度(1.33g/cm3)比水的密度大，所以在几天的时间里，羽毛吸油围栏可能会吸水出现下沉，导致围栏露出水面的部分减小，在有风浪情况下，不能有效地拦阻油污的扩散。
其次，羽毛吸油围栏通常将吸油材料装入管状袋中，袋子的材料为聚丙烯(PP)非织造布。聚丙烯材料紫外光降解的性能很弱，如果连续几天直接暴露在阳光直晒下，袋子的强度会急剧下降，在风浪影响下可能破碎，导致里面的吸油材料暴露在外，影响吸油性能，也可能脱落漂浮于水面上，例如熔喷聚丙烯吸油材料就有这种破碎的可能性，影响油污处理工作。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种羽毛吸油围栏结构，这种羽毛吸油围栏采用内芯与外圈的双重结构，内芯部分能为羽毛吸油围栏提供可靠的漂浮性，外圈部分加强并保护内圈部分，从而减缓内圈部分因为阳光直晒可能导致的强度下降。
本发明的另一个目的在于提供一种羽毛吸油围栏结构的制备方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种羽毛吸油围栏结构，所述吸油围栏包括：
一内芯；
一缠绕在所述内芯外面的外圈；
所述内芯为一布袋，所述布袋中充填有羽毛吸油材料；
所述布袋材料为纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布，所述非织造布面密度为24克/米2～50克/米2；耐静水压为≥300mm水柱；
所述外圈为由羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维热熔合形成的片状吸油毡，所述羽毛与所述聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为(70～85):(15～30)；所述的片状吸油毡的平均面密度为150克/米2～400克/米2。
进一步优选地，所述羽毛吸油材料为羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维热粘合的片状或者条状或者块状吸油毡。
进一步优选地，所述羽毛吸油材料为再生纤维或纤维素纤维或者羽丝。
进一步优选地，所述布袋的半径与所述羽毛吸油围栏结构下沉体积存在如下关系：
其中：Rx为布袋的半径；
W为羽毛吸油围栏单位长度的重量，其中单位长度为1米，重
量为g；
π为圆周率；
R为吸油围栏半径(米)；
r为水的密度(克/米3)；
a％为所述外圈羽毛吸油材料饱和吸水后，要求所述羽毛吸油围栏结构沉入水中的体积占所述羽毛吸油围栏结构总体积的百分比。
进一步优选地，所述内芯的密度为10kg/m3～32kg/m3。
进一步优选地，所述吸油毡通过以下方法制备而成：
(a)、将羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维混合，所述羽毛与所述聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为(70～85):(15～30)；
(b)、用气流成网机将步骤a中混合的羽毛及纤维制作成纤维网；
(c)、将所述纤维网在125℃～165℃条件下进行热粘合，形成连续多孔的吸油毡。
本专利中可以采用羽毛制备吸油毡，也可以采用羽丝制备，羽丝以目前羽绒加工行业和羽毛球制造行业中产生的废料毛片，经特殊工艺去除羽轴后制得。在制备吸油毡时，将羽毛或者羽丝与聚丙烯/聚乙烯纤维相混合，采用纺织非织造加工中的气流成网技术，将上述混合材料制成纤维网，然后经后续烘房在温度高于聚乙烯组分熔点125℃，低于聚丙烯组分熔点165℃的条件下处理，聚乙烯组分熔融后将羽毛或者羽丝和聚丙烯纤维粘结成一个整体性的复合成型材料，再经后续切割设备可将此成型材料制成各种尺寸规格的片状或者条状或者块状吸油毡或直接成卷包装。
本专利中制备羽毛吸油围栏结构的方法为：
(a)根据公式确定所述布袋半径；
其中：Rx为布袋的半径；
W为羽毛吸油围栏单位长度的重量，其中单位长度为1米，重量为g；
π为圆周率；
R为吸油围栏半径(米)；
r为水的密度(克/米3)；
a％为所述外圈羽毛吸油材料饱和吸水后，要求所述羽毛吸油围栏结构沉入水中的体积占所述羽毛吸油围栏结构总体积的百分比；
(b)将所述纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布制成所述布袋；
(c)将所述羽毛吸油材料填充到所述布袋中，然后将所述布袋封口；所述羽毛吸油材料填充量由步骤a中公式计算得出。
本发明的优点如下：
1、由内芯和外圈两部分组成的羽毛吸油围栏结构中，纺粘—熔喷—纺粘非织造布袋能让油通过；当水压力低于300mm水柱时，水不能透过布袋进入到内芯中的羽毛吸油材料中。因此，只要将内芯部分的密度控制在10kg/m3～40kg/m3范围里，内芯部分就能够为羽毛吸油围栏提供充分而可靠的漂浮性。
2、本专利中可以根据实际使用需要控制羽毛吸油围栏的下沉深度，具体下沉深度的控制可以通过制备羽毛吸油围栏结构的方法中提及的公式进行计算，这样生产人员可以事先设定在外圈部分羽毛饱和吸水情况下吸油围栏的下沉体积，确保其有一定的体积浮出水面，从而有效地拦截水体中油污的扩散。这种结构的羽毛吸油围栏提高了生产人员对吸油围栏漂浮性能的控制度。
3、当水体发生油或有机溶剂污染时，情况往往很复杂，例如污染水体面积很大，而油或有机溶剂在水面上分布不均匀，此时很难避免羽毛吸油围栏接触水，尤其是污染区域较大，处理污染可能会历时几天，羽毛吸油围栏中的羽毛吸水现象更难避免。本发明考虑到极端情况下，即外圈部分饱和吸水情况下，保障羽毛吸油围栏的漂浮性能和有效拦截油污扩散性能。实际使用中，由于油和有机溶剂的表面张力比水的表面张力小，当吸油围栏接触到油和有机溶剂时，会将羽毛中先吸进去的水置换出来，置换后的部分再接触到水，将不会再吸水。因此，在实际使用中吸油围栏的下沉体积肯定会低于生产羽毛吸油围栏时设定的体积。这样这种结构的吸油围栏对油污水体处理的适应性将大大扩大，可靠性也大大提高。
4、本发明的这种羽毛吸油围栏，采用内芯与外圈的双重结构，这种结构有两个优点：其一是使用时，阳光不能直接晒到内芯的聚丙烯材料的布袋上，这可以明显减缓布袋由于太阳光中紫外光直射降解带来的强度下降。外圈的片状吸油毡的强度比布袋材料的强度高得多，片状吸油毡的粘结材料是聚乙烯组分，在阳光直射下也会产生降解，但是在整体上采用羽毛和低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯热粘合的吸油毡的抗紫外线光降解的性能要明显地优于纯聚丙烯的材料；其二是当本专利的吸油围栏在实际使用中遭遇风浪时，水浪须经过外圈的片状吸油毡才会接触到内芯的纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋，而片状吸油毡是一种多孔结构的材料，会对通过的水浪起到阻止作用，使得内芯的布袋表面承受的水压远低于水浪产生的实际水压，这相当于提高了布袋本身抗静水压的性能。因此，这种结构的吸油围栏对风浪的适应性能也有所提高，从而有助于进一步提高对保障吸油围栏漂浮性能的可靠性。
附图说明
图1为本发明中吸油围栏的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。本专利的吸油围栏包括两部分：内芯2；缠绕在内芯2外面的外圈3；内芯2为一布袋，布袋中充填有羽毛吸油材料；布袋材料为纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布，非织造布面密度为24克/米2～50克/米2；耐静水压为≥300mm水柱。外圈3为由羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维热熔合形成的片状吸油毡，羽毛与聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为(70～85):(15～30)；片状吸油毡的平均面密度为150克/米2～400克/米2。
优选地，布袋中的羽毛吸油材料为羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维热粘合的片状或者条状或者块状吸油毡。又或者，羽毛吸油材料可以为再生纤维或纤维素纤维或者羽丝。
实施例1
生产要求：羽毛吸油围栏直径为0.4米，每米重量(w)设定为1600g，要求外圈羽毛吸油材料饱和吸水后，吸油围栏下沉体积为吸油围栏总体积的50％，即仍有50％的吸油围栏浮出在水面上。
首先，按照公式进行计算
其中w＝1600，R＝0.2，a％＝50％，r＝106
可算出：纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋子的半径Rx为0.143米，按此半径用超声波粘合缝制成布袋，非织造布的面密度为50g/m2。
单位长度(1米)的吸油围栏的总体积(v)为：π×(0.2)2×1＝0.1257(m3)，内芯部分体积(v1)为：π×(0.143)2×1＝0.0642(m3)
外圈部分体积(v2)为：v-v1＝0.0615(m3)；内芯部分吸油材料填入量(w1)为：1600×642÷1257＝817(g/m)，可按此重量将卷取成筒状的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡，或条状、块状的上述吸油毡，或再生纤维，或木棉，或上述材料的混和物装填入已制备的纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋中，并将袋子扎口。
外圈部分吸油材料重量(w2)为：w-w1＝783(g/m)，将面密度为250g/m2，厚度约为20mm的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡按上述重量切取，包缠在内芯部分的外周，并固定好。吸油毡中羽毛与聚丙烯/聚乙烯纤维重量比为：85:15。
校核：外圈部分吸油材料饱和吸水后，其中水的重量为：v2×r水＝61400(g/m)，其中为r水为水的密度(1×106g/m3)，吸油围栏自重为1600(g/m)，两者总重量为63000(g/m)；吸油围栏全部沉入水中，排开水的重量为：v×r水＝125700(g/m)，吸油围栏外圈部分饱和吸水后，沉入水中的实际比例为：63000÷125700×％＝50.1％，与最初设定基本相同。
内芯部分密度为：817÷0.0642＝12725(g/m3)；外圈部分密度为：783÷0.0615＝12731(g/m3)。
实施例2
生产要求：羽毛吸油围栏直径为0.2米，每米重量(w)设定为1000g，要求外圈羽毛饱和吸水后，吸油围栏下沉体积为吸油围栏总体积的50％。
首先，按照公式进行计算
其中w＝1000，R＝0.1，a％＝50％，r＝106
按本发明中所述公式，可算出：纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋子的半径Rx为0.073米，按此半径用超声波粘合缝制成布袋，所述的非织造布的面密度为25g/m2。单位长度(1米)的吸油围栏的总体积(v)为：π×(0.1)2×1＝0.0314(m3)；内芯部分体积(v1)为：π×(0.073)2×1＝0.0167(m3)；外圈部分体积(v2)为：v-v1＝0.0147(m3)；内芯部分的吸油材料填入量(w1)为：1000×167÷314＝532(g/m)，可按此重量将卷取成筒状的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡，或条状、块状的上述吸油毡，或再生纤维，或木棉，或上述材料的混和物装填入已制备的纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋子中，并将袋子扎口。
外圈部分吸油材料重量(w2)为：w-w1＝468(g/m)。将面密度为400g/m2，厚度约为15mm的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡按上述重量切取，包缠在内芯部分的外周，并固定好。吸油毡中羽毛与聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为：70:30。
校核：外圈部分吸油材料饱和吸水后，其中水的重量为：v2×r水＝16700(g/m)，吸油围栏自重为1000(g/m)，两者总重量为17700(g/m)；吸油围栏全部沉入水中，排开水的重量为：v×r水＝31400(g/m)，吸油围栏外圈部分饱和吸水后，沉入水中的实际比例为：16700÷31400＝53.2％，与最初设定基本相同。
内芯部分密度为：532÷0.0167＝31856(g/m3)；外圈部分密度为：468÷0.0147＝31836(g/m3)。
实施例3
生产要求：羽毛吸油围栏直径为0.4米，每米重量(w)设定为1800g，要求外圈羽毛饱和吸水后，吸油围栏下沉体积为吸油围栏总体积的40％。
首先，按照公式进行计算
其中w＝1800，R＝0.2，a％＝40％，r＝106
按本发明中所述公式，可算出：纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造袋子的半径Rx为0.157米，按此半径用超声波粘合缝制成布袋，所述的非织造布的面密度为50g/m2。单位长度(1米)的吸油围栏的总体积(v)为：π×(0.2)2×1＝0.1257(m3)；内芯部分体积(v1)为：π×(0.157)2×1＝0.0774(m3)；外圈部分体积(v2)为：v-v1＝0.0483(m3)；内芯部分的吸油材料填入量(w1)为：1800×774÷1257＝1108(g/m)，可按此重量将卷取成筒状的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡，或条状、块状的上述吸油毡，或再生纤维，或木棉，或上述材料的混和物装填入已制备的纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋子中，并将袋子扎口。
外圈部分吸油材料重量(w2)为：w-w1＝692(g/m)。将面密度为200g/m2，厚度约为15mm的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡按上述重量切取，包缠在内芯部分的外周，并固定好。吸油毡中羽毛与聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为：70:30。
校核：吸油围栏外圈部分饱和吸水后，沉入水中的实际比例为：50100÷125700×％＝39.9％，与最初设定基本相同。
内芯部分密度为：14315(g/m3)；
外圈部分密度为：14327(g/m3)。
实施例4
生产要求：羽毛吸油围栏直径为0.5米，每米重量(w)设定为2500g，要求外圈羽毛饱和吸水后，吸油围栏下沉体积为吸油围栏总体积的60％。
首先，按照公式进行计算
其中w＝1000，R＝0.25，a％＝60％，r＝106
按本发明中所述公式，可算出：纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋子的半径Rx为0.161米，按此半径用超声波粘合缝制成布袋，所述的非织造布的面密度为50g/m2。单位长度(1米)的吸油围栏的总体积(v)为：π×(0.25)2×1＝0.19625(m3)；内芯部分体积(v1)为：π×(0.161)2×1＝0.0814(m3)；外圈部分体积(v2)为：v-v1＝0.11485(m3)；内芯部分的吸油材料填入量(w1)为：2500×8140÷19625＝1037(g/m)，可按此重量将卷取成筒状的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡，或条状、块状的上述吸油毡，或再生纤维，或木棉，或上述材料的混和物装填入已制备的纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋子中，并将袋子扎口。
外圈部分吸油材料重量(w2)为：w-w1＝1463(g/m)。将面密度为250g/m2，厚度约为20mm的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡按上述重量切取，包缠在内芯部分的外周，并固定好。吸油毡中羽毛与聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为：70:30。
校核：吸油围栏外圈部分饱和吸水后，沉入水中的实际比例为：117350÷196250×％＝59.8％，与最初设定基本相同。
内芯部分密度为：12739(g/m3)；
外圈部分密度为：12738(g/m3)。
实施例5
生产要求：羽毛吸油围栏直径为0.2米，每米重量(w)设定为1200g，要求外圈羽毛饱和吸水后，吸油围栏下沉体积为吸油围栏总体积的30％。
首先，按照公式进行计算
其中w＝1200，R＝0.1，a％＝30％，r＝106
按本发明中所述公式，可算出：纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造袋子的半径Rx为0.086米，按此半径用超声波粘合缝制成布袋，所述的非织造布的面密度为25g/m2。单位长度(1米)的吸油围栏的总体积(v)为：π×(0.1)2×1＝0.0314(m3)；内芯部分体积(v1)为：π×(0.086)2×1＝0.0232(m3)；外圈部分体积(v2)为：v-v1＝0.0082(m3)；内芯部分的吸油材料填入量(w1)为：1200×232÷314＝886(g/m)，可按此重量将卷取成筒状的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡，或条状、块状的上述吸油毡，或再生纤维，或木棉，或上述材料的混和物装填入已制备的纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布袋子中，并将袋子扎口。
外圈部分吸油材料重量(w2)为：w-w1＝314(g/m)。将面密度为160g/m2，厚度约为8mm的羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯的片状吸油毡按上述重量切取，包缠在内芯部分的外周，并固定好。吸油毡中羽毛与聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为：70:30。
校核：吸油围栏外圈部分饱和吸水后，沉入水中的实际比例为：9400÷31400×％＝29.9％，与最初设定基本相同。
内芯部分密度为：886÷0.0232＝38189(g/m3)；
外圈部分密度为：314÷0.0082＝38292(g/m3)。
本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种羽毛吸油围栏结构，其特征在于，所述吸油围栏包括：
一内芯；
一缠绕在所述内芯外面的外圈；
所述内芯为一布袋，所述布袋中充填有羽毛吸油材料；
所述布袋材料为纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布，所述非织造布面密度为24克/米2～50克/米2；耐静水压为≥300mm水柱；
所述外圈为由羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维热熔合形成的片状吸油毡，所述羽毛与所述聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为(70～85):(15～30)；所述的片状吸油毡的平均面密度为150克/米2～400克/米2。
2.根据权利要求1所述的羽毛吸油围栏结构，其特征在于，所述羽毛吸油材料为羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维热粘合的片状或者条状或者块状吸油毡。
3.根据权利要求1所述的羽毛吸油围栏结构，其特征在于，所述羽毛吸油材料为再生纤维或纤维素纤维或者羽丝。
4.根据权利要求1所述的羽毛吸油围栏结构，其特征在于，所述布袋的半径与所述羽毛吸油围栏结构下沉体积存在如下关系：
其中：Rx为布袋的半径；
W为羽毛吸油围栏单位长度的重量；其中单位长度为1米，重量
为g；
π为圆周率；
R为吸油围栏半径(米)；
r为水的密度(克/米3)；
a％为所述外圈吸油毡饱和吸水后，要求所述羽毛吸油围栏结构沉入水中的体积占所述羽毛吸油围栏结构总体积的百分比。
5.根据权利要求4所述的羽毛吸油围栏结构，其特征在于，所述内芯的密度为10kg/m3～40kg/m3。
6.根据权利要求1所述的羽毛吸油围栏结构，其特征在于：所述吸油毡通过以下方法制备而成：
(a)、将羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维混合，所述羽毛与所述聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为(70～85):(15～30)；
(b)、用气流成网机将步骤a中混合的羽毛及纤维制作成纤维网；
(c)、将所述纤维网在125℃～165℃条件下进行热粘合，形成连续多孔的吸油毡。
7.根据权利要求2所述的羽毛吸油围栏结构，其特征在于：制成羽毛吸油材料的所述吸油毡通过以下方法制备而成：
(a)、将羽毛与低熔点双组分聚丙烯/聚乙烯纤维混合，所述羽毛与所述聚丙烯/聚乙烯纤维的重量比为(70～85):(15～30)；
(b)、用气流成网机将步骤a中混合的羽毛及纤维制作成纤维网；
(c)、将所述纤维网在125℃～165℃条件下进行热粘合，形成连续多孔的吸油毡。
8.一种制备如权利要求1-7任意一项所述羽毛吸油围栏结构的方法，其特征在于：
(a)根据公式确定所述布袋半径；
其中：Rx为布袋的半径；
W为羽毛吸油围栏单位长度的重量；其中单位长度为1米，重量为g；
π为圆周率；
R为吸油围栏半径(米)；
r为水的密度(克/米3)；
a％为所述外圈吸油毡饱和吸水后，要求所述羽毛吸油围栏结构沉入水中的体积占所述羽毛吸油围栏结构总体积的百分比；
(b)将所述纺粘—熔喷—纺粘聚丙烯非织造布制成所述布袋；
(c)将所述羽毛吸油材料填充到所述布袋中，然后将所述布袋封口；所述羽毛吸油材料填充量由步骤a中公式计算得出；
其中,所述外圈与内芯所采用材料的密度相同。
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