CN105442186B - 高效活性炭非织造布的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述高效活性炭非织造布的制造方法，包括基布生产工艺和活性炭与基布复合工艺；基布的生产工艺包括以下步骤：聚酯切片‑‑‑‑‑预结晶‑‑‑‑‑干燥‑‑‑‑‑‑熔融纺丝‑‑‑‑‑气流牵伸‑‑‑‑摆丝成网‑‑‑‑‑‑针刺加固；活性炭与基布的复合工艺包括以下步骤：基布‑‑‑‑‑‑浸渍‑‑‑‑‑‑压榨‑‑‑‑‑烘干‑‑‑‑‑上下表面喷胶‑‑‑‑‑烘干‑‑‑‑‑‑热压。非织造基布形成三层结构，上下表层的纤网致密，有利于防止活性炭的脱落，中间层纤网疏松，有利于活性炭的贮藏，增加载炭量。通过浸渍+上下表面喷胶工艺，可减少活性炭混合胶液中的丙烯酸酯的含量，保证了活性炭的吸附性能及透气度。上下喷胶工艺使得非织造布的两个表面层存在胶膜层，增加上下表面的致密性，防止活性炭从基布上脱落，保证产品的使用效果。
Description
技术领域
本发明属于纺粘非织造布生产技术领域，具体地说，涉及一种高效吸附性能的活性炭非织造布的制造方法。
背景技术
活性炭是由微细石墨状微晶和将其连接在一起的碳氢化合物构成，具有发达的孔隙结构，很大的比表面积和较强吸附性能。活性炭对许多有害物质有很好的吸附能力，且物理性质和化学性质稳定，广泛应用于冶金、国防、化工、石油、纺织、食品、医药、原子能工业、城市建设、环境保护以及人类生活的各个方面。
活性炭非织造布是把活性炭与粘合剂按照一定的比例制成胶炭混合物，然后把胶炭混合物按规定的工艺涂布到非织造布上，在一定的温度下干燥后得到活性炭非织造布。它不仅可以吸湿，还吸附各种有毒、有害以及有异味气体，也可制成防尘防毒面罩、妇女卫生巾、过滤器、防臭鞋垫、小孩和老人尿不湿以及包装材料等，具有较好的应用前景。
但是，现有的活性炭非织造布透气度小，吸附能力低。这是由于在活性炭非织造布的制造过程中，添加了比较多的粘合剂，这些粘合剂融熔时生成致密的活性炭层，导致了活性炭非织造布的透气度明显下降，粘合剂还会包覆活性炭表面导致活性炭的微孔被堵塞，造成其吸附性能明显下降。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种具有高透气度、高吸附性能的活性炭非织造布的制造方法，将大大提高活性炭非织造布的使用效果，延长其使用寿命，降低其使用成本。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
高效活性炭非织造布的制造方法，包括基布的生产工艺和高效活性炭非织造布的复合工艺；
所述基布的生产工艺包括以下步骤：聚酯切片-----预结晶-----干燥------熔融纺丝-----气流牵伸----摆丝成网------针刺加固；
所述高效活性炭非织造布的复合工艺包括以下步骤：基布------浸渍(活性炭胶液)------压榨-----烘干-----上下表面喷胶-----烘干------热压。
进一步，所述预结晶温度为110-160℃，所述干燥温度为105-150℃。
进一步，所述熔融纺丝包括以下步骤：
1)干燥后的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，混料斗是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量，通过混料斗的作用，将助剂与切片混合而输送到螺杆挤出机里；
2)螺杆挤出机分为六个区加热，温度设置在205-350℃之间，螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水，切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀，到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定；
3)熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤；
4)过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上；
5)纺丝组件下落的熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝。
进一步，所述纺丝组件里装有过滤砂，对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中，熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温，过滤器和箱体温度控制在250-350℃之间；
进一步，所述纺丝箱体共有二个，每个箱体二排丝束，一共四排丝束，通过计量泵转速和喷丝板的孔数的调整，可以灵活控制每排丝的纤度；
第一排丝的纤度为1.0～1.5dtex，第二、第三排丝的纤度为5.5～10dtex，第四排丝的纤度为为1.0～1.5dtex，
各排丝在最终产品的所占的重量比例分别是：第一排丝占总重量的20％，第二排丝占总重量的30％，第三排丝占总重量的30％，第四排丝占总重量的20％。
进一步，所述侧吹风的温度由空调控制，侧吹风温度控制在15～45℃之间。
进一步，所述气流牵伸是由在每个纺丝组件下方的牵伸喷头去实现的，牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力，纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-6000m/min的速度。
进一步，所述活性炭与基布的复合工艺包括以下步骤：
1)基布经过导辊进入浸渍池，浸渍池内为活性炭与丙烯酸酯的混合胶液，混合胶液包括质量百分比的：水：75～85％，活性炭：10～20％，丙烯酸酯：2～5％，表面活性剂：0.5～1％，配制过程为：在水中加入表面活剂，搅拌均匀后加入活性炭，搅拌10min后加入丙烯酸酯胶水，搅拌均匀；
2)基布经浸渍后再经过压榨，保证活性炭混合胶液能深入到基布的内部，压榨后的基布的带液量控制至基布本身重量的350～400％，压榨后的基布进入烘箱烘至半干，烘干温度为180～220℃；
半干的活性炭非织造布再对上下两个表面进行喷胶，胶水中丙烯酸酯的质量百分比含量为：5～8％，水的含量为：92～95％，上下表面喷洒的胶水的重量均为100g/m2，喷胶后的活性炭非织造布再进入烘箱烘至全干，烘箱的温度为200～240℃
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在非织造基布的生产上采用四排丝的纺丝技术，使得非织造基布形成三层结构，其中上下表层的纤网致密，有利于防止活性炭的脱落，中间层纤网疏松，有利于活性炭的贮藏，有效增加了基布的载炭量。
2、本发明通过浸渍+上下表面喷胶工艺，可在浸渍工艺中有效减少活性炭混合胶液中的丙烯酸酯的含量，从而保证了活性炭的吸附性能及透气度。而上下喷胶工艺可以使得非织造布的两个表面层存在胶膜层，可以进一步增加上下表面的致密性，防止活性炭从基布上脱落，保证了产品的使用效果。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述高效活性炭非织造布的制造方法，包括以下步骤：
基布的生产工艺如下：
聚酯切片-----预结晶-----干燥------熔融纺丝(双箱体4S纺丝)-----气流牵伸----摆丝成网------针刺加固----卷绕
高效活性炭非织造过滤材料的复合工艺流程如下：
针刺非织造基布------浸渍(活性炭胶液)------压榨-----预烘干-----上下表面喷胶-----烘干------热压----------卷绕
聚酯切片在预结晶器里进行预结晶，切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片与切片之间相互碰撞，防止粘结。切片在预结晶器里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在110-160℃。结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔里。本方案采用的是填充式干燥塔，切片从干燥塔的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔里停留足够长时间后，切片的含水率达到了纺丝的要求(小于30ppm)，干燥温度105-150℃。
含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，混料斗是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量，通过混料斗的作用，将一定量的助剂与切片按一定比例混合而输送到螺杆挤出机里。螺杆挤出机分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-350℃之间，螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。
熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤，过滤器可有效除去熔体中的无机杂质与及凝胶粒子，以减少杂质对纺丝过程造成的不良影响。过滤器为可切换式，当过滤压差较大时，就将旧滤芯切换成新滤芯，以保证过滤效果的稳定性。
过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里。计量泵为精密的齿轮泵，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上。纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中。熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温。过滤器和箱体温度控制在250-350℃之间。
本发明的纺丝箱体共有二个，每个箱体二排丝束，一共四排丝束。通过计量泵转速和喷丝板的孔数的调整，可以灵活控制每排丝的纤度。
根据与活性炭复合的需要，我们将四排丝的纤度设计如下：
第一排丝的纤度为1.0～1.5dtex，纤维间空隙较为致密；第二、第三排丝的纤度为5.5～10dtex，纤维间的空隙较为疏松；第四排丝的纤度为为1.0～1.5dtex，纤维间空隙较为致密。
各排丝在最终产品的所占的重量比例分别是：第一排丝占总重量的20％，第二排丝占总重量的30％，第三排丝占总重量的30％，第四排丝占总重量的20％。
首先在活性炭非织造布的基布生产上采用了双箱体4S纺丝技术，基布内有三层结构，其中上下层由1.0～1.5dtex的细纤维构成，纤维间的孔隙致密，而中间层由5.5～10dtex的粗纤维构成，纤维间的孔隙疏松。现有技术大多采用均一结构的基布，其纤网内没有明显的层状结构。
下落的熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生了一定的结晶和取向，成为具有一定力学性能的纤维长丝。侧吹风的温度由空调控制，对风的温度与湿度进行精确控制，以此合理控制纺程长纤维的温度与张力的分布。有利于实现高速纺丝，侧吹风温度控制在15～45℃之间。
纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件下方的牵伸喷头去实现的，牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力。纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在一定直径一定长度的牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-6000m/min的速度。纤维速度远远大于熔体在喷丝板孔流出时的速度，因此熔体受到较强的拉伸作用，熔体分子在拉伸和冷却的作用下并通过纤维性能活化器的作用，分子高度取向结晶，分子间作用力大大增强，纤维获得了优异的力学性能。
出牵伸管后的纤维束在摆丝器的作用下铺设成均匀的纤网。摆丝器的主要结构是可以高速摆动的若干个摆片，经摆片后丝束被顺利铺设成网，并随着成网机的运动向前输送。
纤网在成网机的输送下，进入到加固工序，本发明中采用了针刺方法对纤网进行了加固。纤维经加固后成为具有一定力学性能的纺粘非织造布材料，然后经卷绕成最终的高效活性炭非织造过滤材料的基布。
高透气活性炭非织造布所用的基布为经上述工艺生产出来的纺粘针刺非织造布，其克重范围为100～300g/m2，最好控制120～150g/m2。
基布经过导辊进入浸渍池，浸渍池内为活性炭与丙烯酸酯的混合胶液，混合胶液中水的质量百分比例为75～85％，活性炭的比例为10～20％，丙烯酸酯的比例为2～5％，表面活性剂的比例为：0.5～1％。配制过程为：在水中加入表面活剂，搅拌均匀后加入活性炭，搅拌10min后加入丙烯酸酯胶水，搅拌均匀。
基布经浸渍后再经过一道压榨，保证活性炭混合胶液能深入到基布的内部，压榨后的基布的带液量控制至基布本身重量的350～400％。压榨后的基布进入烘箱烘至半干，烘干温度为180～220℃。
半干的活性炭非织造布再对上下两个表面进行喷胶，胶水中丙烯酸酯的质量百分比含量为：5～8％，水的含量为：92～95％，上下表面喷洒的胶水的重量均为100g/m2，喷胶后的活性炭非织造布再进入烘箱烘至全干，烘箱的温度为200～240℃，然后活性炭非织造布被卷绕成最终产品。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.高效活性炭非织造布的制造方法，其特征在于，包括基布的生产工艺和活性炭与基布的复合工艺；
所述基布的生产工艺包括以下步骤：聚酯切片-----预结晶-----干燥------熔融纺丝-----气流牵伸----摆丝成网------针刺加固；
所述活性炭与基布的复合工艺包括以下步骤：基布------浸渍------压榨-----预烘干-----上下表面喷胶-----烘干------热压；
所述熔融纺丝包括以下步骤：
1)干燥后的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到混料斗里，混料斗是通过受料器底部的电动机驱动的注料齿盘，通过电动机的转速去控制切片的数量，通过混料斗的作用，将助剂与切片混合而输送到螺杆挤出机里；
2)螺杆挤出机分为六个区加热，温度设置在205-350℃之间，螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水，切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀，到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定；
3)熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤；
4)过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上；
5)纺丝组件下落的熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，熔体内部的分子产生结晶和取向，成为具 有一定力学性能的纤维长丝；
所述纺丝箱体共有二个，每个箱体二排丝束，一共四排丝束，通过计量泵转速和喷丝板的孔数的调整，可以灵活控制每排丝的纤度；
第一排丝的纤度为1.0～1.5dtex，第二、第三排丝的纤度为5.5～10dtex，第四排丝的纤度为1.0～1.5dtex；
各排丝在最终产品的所占的重量比例分别是：第一排丝占总重量的20％，第二排丝占总重量的30％，第三排丝占总重量的30％，第四排丝占总重量的20％；
所述活性炭与基布的复合工艺包括以下步骤：
1)基布经过导辊进入浸渍池，浸渍池内为活性炭与丙烯酸酯的混合胶液，混合胶液包括质量百分比的：水：75～85％，活性炭：10～20％，丙烯酸酯：2～5％，表面活性剂：0.5～1％，配制过程为：在水中加入表面活性剂，搅拌均匀后加入活性炭，搅拌10min后加入丙烯酸酯胶水，搅拌均匀；
2)基布经浸渍后再经过压榨，保证活性炭混合胶液能深入到基布的内部，压榨后的基布的带液量控制至基布本身重量的350～400％，压榨后的基布进入烘箱烘至半干，烘干温度为180～220℃；
半干的活性炭非织造布再对上下两个表面进行喷胶，胶水中丙烯酸酯的质量百分比含量为：5～8％，水的含量为：92～95％，上下表面喷洒的胶水的重量均为100g/m2，喷胶后的活性炭非织造布再进入烘箱烘至全干，烘箱的温度为200～240℃。
2.根据权利要求1所述高效活性炭非织造布的制造方法，其特征在于，所述预结晶温度为110-160℃，所述干燥温度为105-150℃。
3.根据权利要求1所述高效活性炭非织造布的制造方法，其特征在于，所述纺 丝组件里装有过滤砂，对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中，熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温，过滤器和箱体温度控制在250-350℃之间。
4.根据权利要求1所述高效活性炭非织造布的制造方法，其特征在于，所述侧吹风的温度由空调控制，侧吹风温度控制在15～45℃之间。
5.根据权利要求1所述高效活性炭非织造布的制造方法，其特征在于，所述气流牵伸是由在每个纺丝组件下方的牵伸喷头去实现的，牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力，纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-6000m/min的速度。
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