CN107149816A - 一种变径梯度pp熔喷过滤材料及其加工方法和加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于过滤材料生产领域，具体及一种变径梯度PP熔喷过滤材料及其加工方法和加工设备。所述加工设备包括喷头，高压气管、低压气管、挤出泵和成型网带还包括控制器，所述控制器与高压气管、低压气管、挤出泵分别控制相连，用于调节挤出泵的电机转速和高、低压气管的开闭或气体流量大小。本发明的加工方法通过控制器调节挤出泵电机转速来控制设备泵压，同时调节双通道高、低气管的开闭和气体流量大小使设备气压产生周期性脉冲变化，使得喷头连续喷射出变径梯度PP熔喷过滤材料。本发明的变径梯度PP熔喷过滤材料，较粗纤维和较细纤维均匀混合，具有阻力小，对颗粒物吸附容尘量大，强度高，易于从成型网上剥离等优点。

Description

一种变径梯度PP熔喷过滤材料及其加工方法和加工设备
技术领域
本发明属于过滤材料生产领域，具体及一种变径梯度PP熔喷过滤材料及其加工方法和 加工设备。
背景技术
空气过滤行业在国外已有超过七十年历史，在八十年代随着中国的改革开放，在国内 逐渐兴起。初期主要用于工业生产环境控制和污染排放，最初使用材料主要是玻纤材料。 由于玻纤材料因为其易碎的特性，在生产制造使用过程中均易于破损，国际上大公司逐渐 开发出使用化纤材料来替代玻纤材料作为过滤材料。随着静电驻极技术的提升，以及生产 加工设备的精度提高，逐渐可以生产出和玻纤一样细的化学纤维，且能达到高效的过滤材 料。这种材料阻力仅为玻纤过滤材料的10-15％。随着世界上空气净化器的推广，使用玻纤 材料制作的空气净化器因为过滤器阻力高，风机能耗大，噪音大，无法满足家庭使用需要， PP熔喷高效低阻材料几乎完全替代玻纤材料。整个市场需求量迅速超过玻纤材料。
目前，常见的PP熔喷材料主要为单丝径结构，如图2和图3示，生产过程为：由胶泵将加热熔化的PP原料挤压出喷头形成细小的PP热丝，再由喷头周边的高压高速气流将融化的PP热丝拉伸为需要的微小纤维。最终形成的纤维直径主要受胶泵泵压，喷头孔径，高压气流速度等因素影响。常见的单丝径PP熔喷材料生产时都是相对稳定的泵压，气压，所以生产出的纤维的丝径变化在非常小的范围内。这种材料存在根本上的缺陷：一、要达到高效级别，PP熔喷过滤材料纤维必须非常细，这些细小的纤维在喷射成型时容易四处飞散，难于沉积在成型网上；二、非常细小的纤维即使沉积在成型网上，在真空抽吸成型时难于贴合，导致表面非常粗糙，给后面加工生产制造过滤器带来极大不便，并增加过滤器结构阻力；三、当纤维细度接近纳米级时(即丝径小于微米)，纤维与成型网之间因分子间作用力吸附，导致难于剥离，即使剥离也容易导致纤维层撕裂，导致表面非常粗糙，给后面加 工生产制造过滤器带来极大不便，并增加过滤器结构阻力；四、非常细的单丝径PP熔喷纤 维没有结构强度，制造出的材料纤维之间相互紧贴，孔隙不发达，容尘量低，材料自身阻 力高；而且在受到风吹时，风压使这些细纤维进一步紧贴从而导致阻力进一步上升。
发明内容
针对以上不足，本发明的变径梯度PP熔喷过滤材料及其加工方法，有效地解决了现有 PP熔喷过滤材料生产加工工艺困难，产品外观差，容尘量低，阻力高，阻力上升快的缺点。
本发明的技术方案为：
一种变径梯度PP熔喷过滤材料的加工设备，所述加工设备包括喷头，高压气管、低压 气管、挤出泵和成型网带，所述加工设备还包括控制器，所述控制器与高压气管、低压气管、挤出泵分别控制相连，用于调节挤出泵的电机转速和高、低压气管的开闭或气体流量大小。
所述控制器还与成型网带控制相连，用于控制成型网带的运行速度V。
所述控制器为PLC变频控制器。
一种变径梯度PP熔喷过滤材料的加工方法，所述加工方法为，通过控制器调节挤出泵 电机转速来控制设备泵压，同时调节双通道高、低气管的开闭和气体流量大小使设备气压 产生周期性脉冲变化，使得喷头连续喷射出变径梯度PP熔喷过滤材料，具体包括以下步骤：
步骤一：调节挤出泵电机转速为500转/分，高、低压气管同时打开并将高压气管气压 设置为0.6Mpa，低压气管气压设置为0.3Mpa，持续时间T1秒，喷头喷射出丝径约1微米的PP熔喷过滤材料；
步骤二：调节挤出泵电机转速由500转/分逐步上升到3000转/分，升速时间T2秒，当 电机升速到1800-2200转/分时关闭高压气管，维持低压气管气压为0.3Mpa，这段时间内喷 头喷射出丝径由1微米逐渐增大为3-5微米的梯度PP熔喷过滤材料；
步骤三：维持挤出泵电机转速3000转/分，高压气管呈关闭状态，低压气管气压为0.3Mpa，持续时间为T3秒，喷头喷射出丝径为3-5微米的PP熔喷过滤材料；
步骤四：调节挤出泵电机转速由3000转/分逐步下降到500转/分，降速时间T4秒，当 电机降速到1800-2200转/分时开启高压气管并将高压气管气压设置为0.6Mpa，低压气管气 压为0.3Mpa，这段时间内喷头喷射出丝径由3-5微米逐渐减小为约1微米的梯度PP熔喷过 滤材料；
重复步骤一至四，时间周期为T秒，所述T＝T1+T2+T3+T4；
所述T1为0.1-0.2秒，T2为0.1秒，T3为0.1秒，T4为0.1秒，T为0.4-0.5秒。
所述喷出的变径梯度熔喷过滤材料在成型网带上成型，所述成型网带的运行速度V与 变径梯度PP熔喷过滤材料的成型宽度W，层数L的关系为W/LxT。
一种利用以上加工方法生产出的变径梯度PP熔喷过滤材料，所述PP熔喷过滤材料中 含有丝径1-3微米的较细纤维和丝径为3-5微米的较粗纤维。
所述较细纤维和较粗纤维均匀间隔排列。
所述较细纤维和较粗纤维的重量比为1:1。
本发明的技术方案通过增加控制系统，使普通PP熔喷设备固定的泵压和拉丝气压形成 周期性脉冲变化，从而生产出变径梯度PP熔喷过滤材料，与现有技术生产出的单丝径PP 熔喷材料相比具有下列优点：
连续变径纤维中的高过滤效率的超细纤维和周期性产生的较大直径纤维相互纠缠，纤 维间间隙比同效率单丝径PP熔喷纤维大，可有效降低过滤材料阻力，同时增大材料对颗粒 物吸附容尘量；
连续变径纤维中的较粗纤维结构强度高，在实际使用中，较粗纤维能保持滤料空间结 构，避免了同效率单丝径PP熔喷滤料因风压导致超细纤维紧贴而减小纤维孔隙，阻力快速 升高的缺点；
通过程序控制喷丝泵压和拉丝气压脉冲变化周期同成型网运动匹配，可以在成型网面 和滤料上表面利用较粗纤维将超细纤维包裹在其中，有效避免单丝径纳米级细纤维容易飞 散，难于从成型网上剥离，易于起毛等缺点；
附图说明
图1为本发明变径梯度PP熔喷过滤材料的加工设备示意图；
图2为现有技术PP熔喷过滤材料单纤维结构示意图；
图3为现有技术PP熔喷过滤材料内部结构示意图；
图4为本发明变径梯度PP熔喷过滤材料单纤维结构示意图；
图5为本发明变径梯度PP熔喷过滤材料结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分 地了解本发明的目的、特征和效果。
参考图1，本发明的变径梯度PP熔喷过滤材料的加工设备，包括喷头10，高压气管11， 低压气管12，挤出泵13，成型网带14，PLC变频控制器15，PLC变频控制器15与挤出泵 13的电机，高、低压气管11、12，成型网带14分别相连。
本发明的变径梯度PP熔喷过滤材料的加工方法包括以下步骤：
步骤一：调节挤出泵13电机转速为500转/分，高、低压气管11、12同时打开并使高压气管11气压0.6Mpa，低压气管12气压0.3Mpa，喷头10喷射出丝径约1微米的PP熔喷 过滤材料20，持续时间0.1秒；
步骤二：调节挤出泵13电机转速由500转/分逐步上升到3000转/分，升速时间0.1秒， 当电机升速到1800-2200转/分时关闭高压气管11，只留0.3Mpa低压气管12工作，这段时 间内喷头10喷射出丝径由1微米逐渐增大为3-5微米的梯度PP熔喷过滤材料20；
步骤三：维持挤出泵13电机转速3000转/分，高压气管11关闭状态，0.3Mpa低压气管工作，喷头10喷射出丝径为3-5微米的PP熔喷过滤材料20，持续时间为0.1秒；
步骤四：调节挤出泵13电机转速由3000转/分逐步下降到500转/分，降速时间0.1秒， 当电机降速到1800-2200转/分时开启高压气管11，高压气管11气压0.6Mpa，低压气管12 气压0.3Mpa，这段时间内喷头10喷射出丝径由3-5微米逐渐减小为约1微米的梯度PP熔喷过滤材料20；
重复步骤一至四，时间周期为0.4秒；
喷出的变径梯度熔喷过滤材料20在成型网带14上成型，成型宽度为0.1米，层数为2 层，成型网带14的运动速度V为0.125米/秒。
参考图4和图5，本发明的加工方法生产出的变径梯度PP熔喷过滤材料，含有丝径1-3 微米的较细纤维21和丝径为3-5微米的较粗纤维22各50％，且较细纤维21和较粗纤维22 呈均匀间隔排列，第一、三、五层为较粗纤维22，第二、四层为较细纤维21。
以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人 员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种变径梯度PP熔喷过滤材料的加工设备，包括喷头(10)，高压气管(11)、低压气管(12)、挤出泵(13)和成型网带(14)，其特征在于，所述加工设备还包括控制器(15)，所述控制器(15)与高压气管(11)、低压气管(12)、挤出泵(13)分别控制相连，用于调节挤出泵(13)的电机转速和高、低压气管(11、12)的开闭或气体流量大小。
2.根据权利要求1所述的变径梯度PP熔喷过滤材料的加工设备，其特征在于，所述控制器(15)还与成型网带(14)控制相连，用于控制成型网带(14)的运行速度V。
3.根据权利要求1或2所述的变径梯度PP熔喷过滤材料的加工设备，其特征在于，所述控制器(15)为PLC变频控制器。
4.一种变径梯度PP熔喷过滤材料的加工方法，其特征在于，通过控制器(15)调节挤出泵(13)电机转速来控制设备泵压，同时调节双通道高、低气管(11、12)的开闭和气体流量大小使设备气压产生周期性脉冲变化，使得喷头(10)连续喷射出变径梯度PP熔喷过滤材料(20)，具体包括以下步骤：
步骤一：调节挤出泵(13)电机转速为500转/分，高、低压气管(11、12)同时打开并将高压气管(11)气压设置为0.6Mpa，低压气管(12)气压设置为0.3Mpa，持续时间T1秒，喷头(10)喷射出丝径约1微米的PP熔喷过滤材料(20)；
步骤二：调节挤出泵(13)电机转速由500转/分逐步上升到3000转/分，升速时间T2秒，当电机升速到1800-2200转/分时关闭高压气管(11)，维持低压气管(12)气压为0.3Mpa，这段时间内喷头(10)喷射出丝径由1微米逐渐增大为3-5微米的梯度PP熔喷过滤材料(20)；
步骤三：维持挤出泵(13)电机转速3000转/分，高压气管(11)呈关闭状态，低压气管气压为0.3Mpa，持续时间为T3秒，喷头(10)喷射出丝径为3-5微米的PP熔喷过滤材料(20)；
步骤四：调节挤出泵(13)电机转速由3000转/分逐步下降到500转/分，降速时间T4秒，当电机降速到1800-2200转/分时开启高压气管(11)并将高压气管(11)气压设置为0.6Mpa，低压气管(12)气压为0.3Mpa，这段时间内喷头(10)喷射出丝径由3-5微米逐渐减小为约1微米的梯度PP熔喷过滤材料(20)；
重复步骤一至四，时间周期为T秒，所述T＝T1+T2+T3+T4。
5.根据权利要求4所述的变径梯度PP熔喷过滤材料的加工方法，其特征在于，所述T1为0.1-0.2秒，T2为0.1秒，T3为0.1秒，T4为0.1秒，T为0.4-0.5秒。
6.根据权利要求4所述的变径梯度PP熔喷过滤材料的加工方法，所述喷出的变径梯度熔喷过滤材料(20)在成型网带(14)上成型，其特征在于，所述成型网带(14)的运行速度V与变径梯度PP熔喷过滤材料(20)的成型宽度W，层数L的关系为W/LxT。
7.一种利用权利要求4-6中任一项所述的加工方法生产出的变径梯度PP熔喷过滤材料，其特征在于，所述PP熔喷过滤材料(20)中含有丝径1-3微米的较细纤维(21)和丝径为3-5微米的较粗纤维(22)。
8.根据权利要求7所述的变径梯度PP熔喷过滤材料，其特征在于，所述较细纤维(21)和较粗纤维(22)均匀间隔排列。
9.根据权利要求7所述的变径梯度PP熔喷过滤材料，其特征在于，所述较细纤维(21)和较粗纤维(22)的重量比为1:1。
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