CN109162021B - 高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，属于高铁用新材料技术领域。该制造方法为：将粗细两种纤维分别与低熔点纤维混合，分别经梳理成网后再叠合到一起形成一个由粗细纤维组成的梯度纤维网，然后将此网经过针刺，形成具有三维交联的蓬松纤网，再将此网通过热熔粘合，冷却固化成型，形成新型空气过滤材料。通过针刺使空气过滤材料的纤维由以往的二维分布变为三维交联，同时纤网孔隙变得非常均匀，从而对颗粒物拦截效率大幅度提高，而阻力增加甚微。

Description

高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法
技术领域
本发明涉及高铁用新材料技术领域，具体涉及一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法。
背景技术
作为城市的基础设施，地方的发展离不开区域交通运输能力的提高，高铁是我国对世界交通格局重大进步的创举。高铁由于运动速度高，不仅对机械、电气部分的技术要求极高，同时对其空气过滤技术要求也极高。然而，现有的普通空气过滤材料很难满足其既要有极低阻力、又要有极高效率的矛盾性要求。另外，我国目前空气污染严重，大气中颗粒物浓度很高，雾霾天气频发，持续的范围之广、时间之长对高铁的安全运行产生了严重影响，从而对过滤材料性能要求更高。
现有纤维层空气过滤材料制造方法，一是将纤维梳理成网后通过喷胶粘合，然后固化成型，二是将纤维与低熔点纤维混合后梳理成网，再通过热熔粘合，然后冷却固化成型。采用上述方法制造的空气过滤材料内部纤维呈水平分布，孔隙率过大且极不均匀，难以达到高铁用滤料所要求的极低阻力和高过滤效率的双重要求。
本发明通过大量数据测试及滤料制造技术及工艺仪器推敲，研发了一种可以满足这种技术要求的新的高铁用空气过滤材料的制造方法。
发明内容
针对现有技术难以满足高铁高性能空气过滤材料的要求，本发明提供一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，该高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料是一种新型纤维层空气过滤材料，该材料既有极低的阻力，同时具有相当高的过滤效率，特别适用于高铁领域。
本发明将粗细两种纤维分别与低熔点纤维混合，分别经梳理成网后再叠合到一起形成一个由粗细纤维组成的梯度纤维网，然后将此网经过针刺，形成具有三维交联的蓬松纤网，再将此网通过热熔粘合，冷却固化成型，形成新型空气过滤材料。通过针刺使空气过滤材料的纤维由以往的二维分布变为三维交联，同时纤网孔隙变得非常均匀，从而对颗粒物拦截效率大幅度提高，而阻力增加甚微。
本发明的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，纤维混合
(1)将细纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合细纤维；其中，按质量比，细纤维：低熔点纤维＝(1～5):1；
所述的细纤维的纤维细度为0.8-4dtex；所述的低熔点纤维为涤纶纤维；
(2)将粗纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合粗纤维；其中，按质量比，粗纤维：低熔点纤维＝(1～5):1；
所述的粗纤维的纤维细度为5-50dtex；所述的低熔点纤维为涤纶纤维；
步骤2，开松梳理
(1)对混合细纤维进行开松，再进行梳理形成纤网，最后经铺网形成50-200g/m2的混合细纤维网层；
(2)对混合粗纤维进行开松，再进行梳理形成纤网，最后经铺网形成50-200g/m2的混合粗纤维网层；
步骤3，制造梯度厚网
将混合细纤维网层与混合粗纤维网层叠合在一起，形成梯度厚网；
步骤4，针刺
将梯度厚网进行针刺，使得梯度厚网中的纤维形成三维交联，得到蓬松的纤维网；
步骤5，热熔粘合、冷却固化
将蓬松的纤维网置于隧道式烘箱中进行热处理，热处理温度为120-200℃，当蓬松的纤维网中的低熔点纤维熔融，纤维粘结，然后风冷，固化，得到高效低阻纤维层空气过滤材料。
所述的步骤1中，所述的细纤维为涤纶纤维、PPS纤维或芳纶纤维中的一种；所述的粗纤维为涤纶纤维、PPS纤维或芳纶纤维中的一种。
所述的步骤1中，所述的低熔点纤维的纤维细度为1.0-6.0dtex。
所述的步骤2中，所述的开松经过粗开松和细开松两步。
所述的步骤2中，所述的梳理采用梳理机。
所述的步骤4中，所述的针刺采用针刺机。所述的针刺为进行表面针刺，形成三维交联的蓬松纤维网。
所述的步骤5中，所述的热处理，时间为1-15分钟。
本发明制备的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料，在同等阻力条件下，较现有滤料的过滤效率提高10～15％。
本发明的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，相比于现有技术，其有益效果在于：
1.本发明制造的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料，既有极低的阻力，同时具有相当高的过滤效率，特别适用于高铁领域。这是因为本发明的空气过滤材料纤维有三维交联，且纤网孔隙均匀，从而对颗粒物拦截效率大幅度提高，而阻力增加甚微。
2.本发明的制造高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的方法简单、工艺设备较以往方法略有变化，工业化前景大。
3.本发明的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料，在同等阻力条件下，较现有滤料的过滤效率提高10～15％。
附图说明
图1为本发明的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中，高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法的生产工艺流程图见图1。
实施例1
一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，纤维混合
(1)将细纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合细纤维；其中，按质量比，细纤维：低熔点纤维＝2:1；
所述的细纤维的纤维细度为1.5dex涤纶纤维，所述的低熔点纤维为1.5dex低熔点涤纶纤维；
(2)将粗纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合粗纤维；其中，按质量比，粗纤维：低熔点纤维＝2:1；
所述的粗纤维的纤维细度为6.0dex涤纶纤维，所述的低熔点纤维的纤维细度为6.0dex低熔点涤纶纤维。
步骤2，开松梳理
(1)对混合细纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成200g/m2的混合细纤维网层；
(2)对混合粗纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成200g/m2的混合粗纤维网层；
步骤3，制备梯度厚网
将混合细纤维网层与混合粗纤维网层叠合在一起，形成梯度厚网；
步骤4，针刺
采用针刺机将梯度厚网进行表面针刺，使得梯度厚网中的纤维形成三维交联，得到蓬松的纤维网。
步骤5，热熔粘合、冷却固化
将蓬松的纤维网置于隧道式烘箱中进行热处理，热处理温度为120℃，时间为10分钟，蓬松的纤维网中的低熔点纤维熔融，纤维粘结，然后风冷，固化，得到高效低阻纤维层空气过滤材料。
本实施例制备的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料，在同等阻力条件下，较现有滤料的过滤效率提高10％。
实施例2
一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，纤维混合
(1)将细纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合细纤维；其中，按质量比，细纤维：低熔点纤维＝2:1；
所述的细纤维的纤维细度为2.0dexPPS纤维，所述的低熔点纤维为1.5dex低熔点涤纶纤维；
(2)将粗纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合粗纤维；其中，按质量比，粗纤维：低熔点纤维＝2:1；
所述的粗纤维的纤维细度为6.0dexPPS纤维，所述的低熔点纤维的纤维细度为6.0dex低熔点涤纶纤维。
步骤2，开松梳理
(1)对混合细纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成100g/m2的混合细纤维网层；
(2)对混合粗纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成100g/m2的混合粗纤维网层；
步骤3，制备梯度厚网
将混合细纤维网层与混合粗纤维网层叠合在一起，形成梯度厚网；
步骤4，针刺
采用针刺机将梯度厚网进行表面针刺，使得梯度厚网中的纤维形成三维交联，得到蓬松的纤维网。
步骤5，热熔粘合、冷却固化
将蓬松的纤维网置于隧道式烘箱中进行热处理，热处理温度为160℃，时间为15分钟，当蓬松的纤维网中的低熔点纤维熔融，纤维粘结后，风冷，固化，得到高效低阻纤维层空气过滤材料。
本实施例制备的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料，在同等阻力条件下，较现有滤料的过滤效率提高15％。
实施例3
一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，纤维混合
(1)将细纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合细纤维；其中，按质量比，细纤维：低熔点纤维＝5:1；
所述的细纤维的纤维细度为1.0dex芳纶纤维，所述的低熔点纤维为1.0dex低熔点涤纶纤维；
(2)将粗纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合粗纤维；其中，按质量比，粗纤维：低熔点纤维＝3:1；
所述的粗纤维的纤维细度为25.0dex芳纶纤维，所述的低熔点纤维的纤维细度为6.0dex低熔点涤纶纤维。
步骤2，开松梳理
(1)对混合细纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成100g/m2的混合细纤维网层；
(2)对混合粗纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成200g/m2的混合粗纤维网层；
步骤3，制备梯度厚网
将混合细纤维网层与混合粗纤维网层叠合在一起，形成梯度厚网；
步骤4，针刺
采用针刺机将梯度厚网进行表面针刺，使得梯度厚网中的纤维形成三维交联，得到蓬松的纤维网.
步骤5，热熔粘合、冷却固化
将蓬松的纤维网置于隧道式烘箱中进行热处理，热处理温度为140℃，时间为5分钟，当蓬松的纤维网中的低熔点纤维熔融，纤维粘结后，风冷，固化，得到高效低阻纤维层空气过滤材料。
制备的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料，可安装在高铁的过滤器上，过滤净化空气。
本实施例制备的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料，在同等阻力条件下，较现有滤料的过滤效率提高12％。
实施例4
一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，纤维混合
(1)将细纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合细纤维；其中，按质量比，细纤维：低熔点纤维＝4:1；
所述的细纤维的纤维细度为0.8dex的涤纶纤维，所述的低熔点纤维为1.0dex低熔点涤纶纤维；
(2)将粗纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合粗纤维；其中，按质量比，粗纤维：低熔点纤维＝1：1；
所述的粗纤维的纤维细度为5.0dex的涤纶纤维，所述的低熔点纤维的纤维细度为4.0dex低熔点涤纶纤维。
步骤2，开松梳理
(1)对混合细纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成200g/m2的混合细纤维网层；
(2)对混合粗纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成150g/m2的混合粗纤维网层；
步骤3，制备梯度厚网
将混合细纤维网层与混合粗纤维网层叠合在一起，形成梯度厚网；
步骤4，针刺
采用针刺机将梯度厚网进行表面针刺，使得梯度厚网中的纤维形成三维交联，得到蓬松的纤维网。
步骤5，热熔粘合、冷却固化
将蓬松的纤维网置于隧道式烘箱中进行热处理，热处理温度为120℃，时间为8分钟，当蓬松的纤维网中的低熔点纤维熔融，纤维粘结，热处理结束，然后风冷，固化，得到高效低阻纤维层空气过滤材料。
实施例5
一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，纤维混合
(1)将细纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合细纤维；其中，按质量比，细纤维：低熔点纤维＝4:1；
所述的细纤维的纤维细度为4dex的芳纶纤维，所述的低熔点纤维为2.0dex低熔点涤纶纤维；
(2)将粗纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合粗纤维；其中，按质量比，粗纤维：低熔点纤维＝1:1；
所述的粗纤维的纤维细度为50dex的芳纶纤维，所述的低熔点纤维的纤维细度为6.0dex低熔点涤纶纤维。
步骤2，开松梳理
(1)对混合细纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成100g/m2的混合细纤维网层；
(2)对混合粗纤维进行粗开松、精开松，再采用梳理机进行梳理形成纤网，最后经铺网形成50g/m2的混合粗纤维网层；
步骤3，制备梯度厚网
将混合细纤维网层与混合粗纤维网层叠合在一起，形成梯度厚网；
步骤4，针刺
采用针刺机将梯度厚网进行表面针刺，使得梯度厚网中的纤维形成三维交联，得到蓬松的纤维网。
步骤5，热熔粘合、冷却固化
将蓬松的纤维网置于隧道式烘箱中进行热处理，热处理温度为200℃，时间为7分钟，当蓬松的纤维网中的低熔点纤维熔融，纤维粘结，热处理结束，然后风冷，固化，得到高效低阻纤维层空气过滤材料。

Claims (8)

1.一种高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：
步骤1，纤维混合
(1)将细纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合细纤维；其中，按质量比，细纤维：低熔点纤维＝(1～5):1；
所述的细纤维的纤维细度为0.8-4dtex；所述的低熔点纤维为涤纶纤维；
(2)将粗纤维与低熔点纤维按比例混合，得到混合粗纤维；其中，按质量比，粗纤维：低熔点纤维＝(1～5):1；
所述的粗纤维的纤维细度为5-50dtex；所述的低熔点纤维为涤纶纤维；
步骤2，开松梳理
(1)对混合细纤维进行开松，再进行梳理形成纤网，最后经铺网形成50-200g/m2的混合细纤维网层；
(2)对混合粗纤维进行开松，再进行梳理形成纤网，最后经铺网形成50-200g/m2的混合粗纤维网层；
步骤3，制造梯度厚网
将混合细纤维网层与混合粗纤维网层叠合在一起，形成梯度厚网；
步骤4，针刺
将梯度厚网进行针刺，使得梯度厚网中的纤维形成三维交联，得到蓬松的纤维网；
步骤5，热熔粘合、冷却固化
将蓬松的纤维网置于隧道式烘箱中进行热处理，热处理温度为120-200℃，当蓬松的纤维网中的低熔点纤维熔融，纤维粘结，然后风冷，固化，得到高效低阻纤维层空气过滤材料。
2.如权利要求1所述的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的细纤维为涤纶纤维、PPS纤维或芳纶纤维中的一种；所述的粗纤维为涤纶纤维、PPS纤维或芳纶纤维中的一种。
3.如权利要求1所述的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的低熔点纤维的纤维细度为1.0-6.0dtex。
4.如权利要求1所述的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的开松经过粗开松和细开松两步。
5.如权利要求1所述的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的梳理采用梳理机。
6.如权利要求1所述的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤4中，所述的针刺采用针刺机。
7.如权利要求1所述的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤4中，所述的针刺为进行表面针刺，形成三维交联的蓬松纤维网。
8.如权利要求1所述的高铁用高效低阻纤维层空气过滤材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤5中，所述的热处理，时间为1-15分钟。
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