CN109162142B - 一种管式膜无纺基布及其制备方法 - Google Patents

一种管式膜无纺基布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种管式膜无纺基布及其制备方法，所述管式膜无纺基布由长度为10～20mm聚苯硫醚纤维、长度为5～10mm芳纶沉析纤维和长度为30～50mm的高收缩涤纶纤维组成，其组分质量比：聚苯硫醚短纤维占60％～80％，高收缩聚酯纤维占15％～25％，芳纶沉析纤维占5％～15％。所述聚苯硫醚膜基材的制备方法包括如下步骤：1)纤维混合；2)纤维分散；3)纤维成网；4)纤网预热收缩；5)纤网高压热粘合。本发明制得的管式膜基布具有优异的耐高温、耐酸碱、防腐蚀和低延伸等特点，可满足高温酸碱溶液等环境管式膜基布的应用需求。

Description

一种管式膜无纺基布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种管式膜无纺基布及其制备方法，属于膜材料的技术领域。
技术背景
管式膜通常在内径5～25mm，长度0.3～6m的纤维合成纸、无纺布、塑料或不锈钢等支撑体内侧流延而成，由于管式膜在较低的操作压力下可以保持足够的湍流，防止了颗粒物在膜的内层表面堆积，因此，管式膜系统获得了较高的膜过滤通量，同时延长了膜的使用寿管式膜具有很大的应用领域和发展前景。
管式膜流道宽、流速快，可处理高浓度、高粘稠有机废水；耐污染，不易堵塞；通量大，处理效率高。管式膜优势就在于对料液的预处理要求比较简单，只需经粗格栅、细格栅去除对膜有直接损害的硬粒物质即可进机组，由于预处理简单从而节约了投入成本及运行费用。如今，管式膜的应用领域越来越广，亟待开发出性能更加优异的管式膜系列。
管式膜基布选用对管式膜的性能和应用范围影响至关重要。目前常用的管式膜基布为聚酯纤维无纺布，该基布具有一定的耐温性能和较高的力学性能。但其化学稳定性相对较差，在高温、酸碱、腐蚀性较强的特殊环境下较难适用。
由于聚苯硫醚大分子链中有大量π键的存在，所以聚苯硫醚纤维良好的耐热性能、耐腐蚀性能和优异的机械性能。目前已有针刺法、水刺法、纺粘法制备的聚苯硫醚无纺布，它们在180～220℃温度范围内长时间使用，其纤维强度也有很好的保持率。室温下几乎不溶于任何的化学试剂，即使在极其恶劣的条件下也仍然能够保持其原有的性能。高温条件下将其放置在绝大多数有机溶剂中，仍然能够保持原来的强度。鉴于聚苯硫醚无纺布的优异性能，可广泛用于污水过滤领域，可用于化学、石化、医疗、饮料等领域，对高温、酸、碱和含有有机溶剂的废液具有很好的耐受性。采用聚苯硫醚无纺布制备管式膜，更好的扩展了管式膜的应用领域，未来用聚苯硫醚无纺布制备的管式膜产品在污水过滤领域将具有极大的市场潜力。
然而，针刺法或水刺法聚苯硫醚无纺布产品的克重、厚度过大，且其拉伸延伸率较高；而纺粘法聚苯硫醚无纺布产品的均匀性差，较难适用于管式膜后续的工序。
发明内容
针对上述背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种管式膜无纺基布及其制备方法，所述管式膜无纺基布主体成分由聚苯硫醚纤维组成，采用芳纶沉析纤维作为粘结成分，保持了无纺布优异的耐高温、耐酸碱、腐蚀和耐有机溶剂等特性，且极大降低了无纺布的拉伸延伸率；同时含有少量的高收缩涤纶纤维，能有效提高无纺布致密性和平整度，解决聚苯硫醚无纺基布刮膜工序的难题。
为了实现上述目的，本发明提供了提供一种管式膜无纺基布，其特征为由长度为10～20mm聚苯硫醚纤维、长度为5～10mm芳纶沉析纤维和长度为30～50mm的高收缩涤纶纤维组成，三者的质量百分比组分为：
聚苯硫醚纤维 60％～80％；
芳纶沉析纤维 15％～25％；
高收缩涤纶纤维 5％～15％。
所述聚苯硫醚纤维、芳纶沉析纤维和高收缩涤纶纤维的长度对产品的均匀性、力学性能、致密性和平整度均有一定影响，纤维短有利于提高纤网的均匀性、致密性和平整度，但无纺布的力学性能会有所降低；相反，纤维越长，力学性能提高，但其它性能随之降低。
为了实现上述目的，本发明提供了所述管式膜无纺基布的制备方法，其包括如下步骤：
(1)纤维混合：将聚苯硫醚纤维、芳纶沉析纤维和高收缩涤纶纤维按所需比例混合均匀；
(2)纤维分散：将混合好的纤维倒入盛有水的搅拌器中，纤维与水比例为1∶20～1∶30，且水中含有纤维重量的0.5％～1％表面活性剂，纤维在搅拌桨3000～4000r/min搅拌作用下形成纤维浆料；
(3)纤维成网：将分散好的纤维浆料通过布浆器均匀分散在水流中，并在水流表面形成一层均匀的纤维流，纤维流流经多孔网帘并经负压脱水后形成厚度为20～30mm的均匀纤网；
(4)纤网预热收缩：将制得的纤网送至穿透式热风烘房中进行在150～180℃温度下预热处理，高收缩涤纶纤维受热后自由收缩，促进纤网结构致密化；
(5)纤网高压热粘合：将预热处理的纤网输送至金属光辊热轧机中在220～250℃温度和10～20MPa的线压力下进行热粘合固网成厚度为80～120μm的所述的管式膜无纺基布，再经卷绕即可。
上述过程1)纤维混合可通过公知纤维开松送机进行开松后，再经多仓混合机进行混合即可；
所述的聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物，通常采用熔融纺丝法进行纺丝，具有优异的热稳定性、耐化学性能和阻燃性，氧指数值达34～35，但其熔点为285℃，使用聚苯硫醚纤维自身进行热粘合时，热轧温度极高，耗能大，且对设备要求高；为了降低无纺布的热粘合温度，同时保障非织造布的耐温、耐酸碱和化学稳定性能，本发明选用了芳纶沉析纤维作为粘结纤维，所述的芳纶沉析纤维可以是间位芳纶沉析纤维，亦可是对位间位芳纶沉析纤维。
上述过程2)纤维分散时，纤维与水比例对分散效果有一定影响，水量越多，分散越均匀，但成本越高，优选为1∶20～1∶30；所述的表面活性剂选用阴离子表面活性剂，如硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠等，添加含有为纤维重量的0.5％～1％；搅拌桨搅拌速度大有利于纤维分散，但过大容易破坏纤维结构，较佳范围为3000～4000r/min。
上述过程3)可采用公知的纸页成型机成网即可，通过调整布浆浓度和水流速度使纤维网厚度控制为20～30mm。
上述过程4)是本发明制备方法中比不可少环节，混合纤维经水流成网的纤网中纤维的间隙大，较难得到高致密和平整的无纺布，纤维经预热收缩后混合纤维组分中的高卷曲涤纶纤维发生收缩，降低纤网中的纤维距离，有利于高压热粘合工序中提高无纺布的致密度和平整度。
上述过程5)的高压热粘合采用公知的光面双辊热轧即可，根据初始纤网厚度调整热辊温度为260～280℃和热辊线压力为10～20MPa的下进行热粘合固网，即可制得厚度为80～120μm的所述管式膜无纺基布。
附图说明
图1为本发明所述的管式膜无纺基布的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
(1)纤维混合：将纤维总质量百分比为60％、长度为10mm聚苯硫醚纤维与质量百分比为25％、长度为5mm芳纶沉析纤维和质量百分比为15％长度为30mm高收缩涤纶纤维经开松后在多仓混合机中混合均匀；
(2)纤维分散：将混合好的纤维倒入盛有水的搅拌器1中，纤维与水比例为1∶20，且水中含有纤维重量的0.5％表面活性剂，纤维在搅拌桨3000r/min搅拌作用下形成纤维浆料；
(3)纤维成网：将分散好的纤维浆料通过布浆器2均匀分散在水流中，并在水流表面形成一层均匀的纤维流3，纤维流3流经多孔网帘并经负压5脱水后形成厚度为20mm的均匀纤网4；
(4)纤网预热收缩：将制得的纤网4送至穿透式热风烘房6中进行在150℃温度下预热处理，高收缩涤纶纤维受热后自由收缩；
(5)纤网高压热粘合：将预热处理的纤网输送至金属光辊热轧机7中在220℃温度和20MPa的线压力下进行热粘合固网，成厚度为80μm的所述的管式膜无纺基布8，再经卷绕即可。
实施例2
(2)纤维混合：将纤维总质量百分比为70％、长度为15mm聚苯硫醚纤维与质量百分比为20％、长度为8mm芳纶沉析纤维和质量百分比为10％长度为40mm高收缩涤纶纤维经开松后在多仓混合机中混合均匀；
(2)纤维分散：将混合好的纤维倒入盛有水的搅拌器1中，纤维与水比例为1∶25，且水中含有纤维重量的0.8％表面活性剂，纤维在搅拌桨3500r/min搅拌作用下形成纤维浆料；
(3)纤维成网：将分散好的纤维浆料通过布浆器2均匀分散在水流中，并在水流表面形成一层均匀的纤维流3，纤维流3流经多孔网帘并经负压5脱水后形成厚度为25mm的均匀纤网4；
(4)纤网预热收缩：将制得的纤网4送至穿透式热风烘房6中进行在165℃温度下预热处理，高收缩涤纶纤维受热后自由收缩；
(5)纤网高压热粘合：将预热处理的纤网输送至金属光辊热轧机7中在235℃温度和15MPa的线压力下进行热粘合固网，成厚度为100μm的所述的管式膜无纺基布8，再经卷绕即可。
实施例3
(3)纤维混合：将纤维总质量百分比为80％、长度为10mm聚苯硫醚纤维与质量百分比为15％、长度为10mm芳纶沉析纤维和质量百分比为5％长度为50mm高收缩涤纶纤维经开松后在多仓混合机中混合均匀；
(2)纤维分散：将混合好的纤维倒入盛有水的搅拌器1中，纤维与水比例为1∶30，且水中含有纤维重量的1％表面活性剂，纤维在搅拌桨4000r/min搅拌作用下形成纤维浆料；
(3)纤维成网：将分散好的纤维浆料通过布浆器2均匀分散在水流中，并在水流表面形成一层均匀的纤维流3，纤维流3流经多孔网帘并经负压5脱水后形成厚度为30mm的均匀纤网4；
(4)纤网预热收缩：将制得的纤网4送至穿透式热风烘房6中进行在150℃温度下预热处理，高收缩涤纶纤维受热后自由收缩；
(5)纤网高压热粘合：将预热处理的纤网输送至金属光辊热轧机7中在250℃温度和10MPa的线压力下进行热粘合固网，成厚度为100μm的所述的管式膜无纺基布8，再经卷绕即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制使用本发明的专利范围。

Claims (1)

1.一种管式膜无纺基布，其特征为由长度为10～20mm聚苯硫醚纤维、长度为5～10mm芳纶沉析纤维和长度为30～50mm的高收缩涤纶纤维组成，三者的质量百分比组分为：
聚苯硫醚纤维60％～80％；
芳纶沉析纤维15％～25％；
高收缩涤纶纤维5％～15％；
所述的管式膜无纺基布的制备方法，包括以下步骤：
(1)纤维混合：将聚苯硫醚纤维、芳纶沉析纤维和高收缩涤纶纤维按所需比例混合均匀；
(2)纤维分散：将混合好的纤维倒入盛有水的搅拌器中，纤维与水比例为1∶20～1∶30，且水中含有纤维重量的0.5％～1％表面活性剂，纤维在搅拌桨3000～4000r/min搅拌作用下形成纤维浆料；
(3)纤维成网：将分散好的纤维浆料通过布浆器均匀分散在水流中，并在水流表面形成一层均匀的纤维流，纤维流流经多孔网帘并经负压脱水后形成厚度为20～30mm的均匀纤网；
(4)纤网预热收缩：将制得的纤网送至穿透式热风烘房中进行在150～180℃温度下预热处理，高收缩涤纶纤维受热后自由收缩，促进纤网结构致密化；
(5)纤网高压热粘合：将预热处理的纤网输送至金属光辊热轧机中在220～250℃温度和10～20MPa的线压力下进行热粘合固网成厚度为80～120μm的所述的管式膜无纺基布，再经卷绕即可。
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