CN110564296A - 一种针刺毡表面光固化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针刺毡表面固化处理方法，涉及针刺毡制备领域，包括以下步骤：(1)针刺毡的制备；(2)压光烧毛处理；(3)喷涂光固化处理；(4)热定型处理；本发明将光固化涂层技术应用于针刺毡表面处理，采用紫外光的方式进行固化成型，固化速度快，相对于传统的热焙烘成型加工模式，效率更高、更环保，滤料表面经过固化涂层处理后，孔隙变小，能明显提高滤料的力学性能和过滤精度。

Description

一种针刺毡表面光固化处理方法
技术领域
本发明涉及针刺毡制备领域，具体涉及一种针刺毡光固化处理方法。
背景技术
当前，我国的经济正处于高速增长的阶段，随着资源、能源消耗为主的重工业迅速发展，中国已成为生产钢铁、水泥、煤炭和化纤的第一大国，生产电力、有色金属和化肥第二大生产国。随之而来的是越来越大的环境治理压力，尤其是严重的大气污染。我国修订并颁布了《环境空气质量标准》，新增加了PM2.5监测指标。由于PM2.5颗粒小，面积大，活性强，能较长时间悬浮于空气中，在大气中不容易扩散，对环境的污染及人类的生存影响比较大。袋式除尘器能高效地吸收烟尘、粉尘，是治理大气污染的主要手段。袋式除尘器的最大优点就是除尘效率高，速度快，基本上达到零排放，对2.5～10um的微细颗粒物都有很高的捕集效率。袋式除尘器的最大缺点是需要更换滤袋。在过去，由于过滤材料的品种少、质量差、缝袋技术不过关以及除尘系统等其他原因，造成滤袋的使用寿命短，尤其是在高温烟气腐蚀。
为了满足不同工况、不同粉尘的收集，袋式除尘器需要不同后处理，以稳定尺寸，改善性能，提高质量，从而扩大其使用范围和效果。中国专利CN109954320A公开了一种防静电玄武岩针刺毡的制备工艺，通过制成的针刺毡浸渍在化学制剂中，以提升针刺毡滤料的耐高温、耐酸碱、耐氧化剂的性质。
目前常规的针刺毡后处理主要包括乳液浸渍处理、涂层处理等，但是都需要对乳液浸渍层、涂层、在高温条件下进行固化定型，因长时间高温定型，导致针刺毡力学性能衰减幅度较大，影响使用寿命。
发明内容
本发明主要解决现有技术中的以下技术问题：目前常规的针刺毡后处理主要包括乳液浸渍处理、涂层处理等，但是都需要对乳液浸渍层、涂层、在高温条件下进行固化定型，因长时间高温定型，导致针刺毡力学性能衰减幅度较大，影响使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种针刺毡表面光固化处理方法，包括以下步骤：
(1)针刺毡的制备：将纤维混合开松，通过机械成网的方法形成多层纤维网，通过针刺将纤维网与基布进行勾连缠绕加固形成针刺毡；
(2)压光烧毛处理；
(3)喷涂光固化处理：采用空气喷涂方式喷涂固化涂料，结合紫外光照进行固化；
所述固化涂料包括以下重量分数的原料：光引发剂2份、活性稀释剂60份、低聚物25份、稳定剂2份和消泡剂1份；
固化涂料的排比影响涂层的光固化效果以及固化后滤料的表面形貌，低聚物含量偏高时，活性稀释剂偏低，涂层粘稠，固化后滤料表面粉状物较多，影响滤料的透气性能，本申请固化涂料通过各原料合理的配比及相互的协同作用，使得最终针刺毡表面的涂层性能优异。
(4)热定型处理：利用定型机对针刺毡进行干燥定型。
本发明将光固化涂层技术应用于针刺毡表面处理，采用紫外光的方式进行固化成型，固化速度快，相对于传统的热焙烘成型加工模式，效率更高、更环保，滤料表面经过固化涂层处理后，孔隙变小，能明显提高滤料的力学性能和过滤精度。
优选地，所述步骤(3)中的固化涂料中的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮，所述低聚物为含含氟聚硅氧烷低聚物和水基聚氨酯丙烯酸酯按照质量比1:1混合组成。
2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮能够在紫外光照射下，引发混合溶液的聚合反应，提高含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯在毛毡表面的固化效率，使得这两种聚合物能够与毛毡紧密结合。
优选地，所述活性稀释剂为水。
稳定剂为金属皂，如硬脂酸镁、硬脂酸铝等，消泡剂为低级醇，如乙醇、正丁醇等。
优选地，所述步骤(3)中固化涂料的制备方法为：向活性稀释剂中加入光引发剂和低聚物搅拌均匀后，在加入稳定剂和消泡剂，搅拌混合均匀即可。
优选地，所述步骤(3)中空气喷涂工艺参数为：空气喷涂：喷嘴直径1.0～1.5mm，空气使用量/涂料喷出量＝600～1200，喷嘴与布面距离15～25cm；紫外光照射：波长设定280～310nm，能量3.9～4.4eV。
优选地，所述步骤(2)中的压光烧毛处理具体操作为：在温度180-250℃，压辊速度8-12m/min，辊压力0.3～0.7MPa，压辊间距0.5-2mm的条件下进行压光烧毛处理。
优选地，所述步骤(4)中的干燥定型的温度为120-250℃，定型机传导速度为15-20m/min。
本发明因定型传导速度提高，减少了干燥时间，降低滤料强力损失率，延长其使用寿命；
优选地，所述干燥定型温度分为四段：第一段：120-130℃区间，加热5-7s，风机速度30-35HZ；第二段：160-200℃区间，加热5-7s，风机速度40-45HZ；第三段：220-240℃区间，加热7-10s，风机速度40-45HZ；第四段：160-180℃区间，加热5-7s，风机速度30-35HZ；最后进行干燥，条件为常温下冷却7-15s。
优选地，所述步骤(1)中纤维为芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、P84纤维中的一种或几种结合。
优选地，所述步骤(1)中机械成网的方法采用双梳双铺的形成多层纤维网。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明将光固化涂层技术应用于针刺毡表面处理，采用紫外光的方式进行固化成型，固化速度快，相对于传统的热焙烘成型加工模式，效率更高、更环保，滤料表面经过固化涂层处理后，孔隙变小，能明显提高滤料的力学性能和过滤精度。
(2)2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮能够在紫外光照射下，引发混合溶液的聚合反应，提高含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯在毛毡表面的固化效率，使得这两种聚合物能够与毛毡紧密结合，从而提高毛毡的耐磨、耐酸碱腐蚀，同时增强毛毡的清灰效果，保证毛毡在实际工况中的运行压差，降低运行费用。
(3)含氟聚硅氧烷低聚物具有耐高低温、耐化学腐蚀、耐油耐溶剂、低表面张力和低介电常数等优异性能；氟化合物的低表面能使其只能被液体或者固体浸润或黏合，具有优异的低摩擦系数、憎水、憎油、抗黏、耐沾污等性能，水基聚氨酯丙烯酸酯：手感。柔韧性好，有高抗冲击，增强基材耐磨性和耐化学性能。通过本发明固化涂料中组分间的协同配合作用，使得固化在针刺毡表面的涂层材料具有耐化学腐蚀、耐油耐溶剂、低表面张力和低介电常数等优异性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种针刺毡表面光固化处理方法，包括以下步骤：
(1)针刺毡的制备：将芳纶纤维开松，通过机械成网双梳双铺的方法形成多层纤维网，通过针刺将纤维网与基布进行勾连缠绕加固形成针刺毡；
(2)压光烧毛环节，其工艺参数为：温度在180℃，压辊速度8m/min，辊压力0.3MPa，压辊间距0.5mm；
(3)喷涂光固化环节，采用空气喷涂方式喷涂固化涂料，结合紫外光照进行固化；具体工艺参数为：空气喷涂：喷嘴直径1.0mm，空气使用量/涂料喷出量＝600，喷嘴与布面距离15cm；紫外光照射：波长设定280nm，能量3.9eV；
向60重量份水中加入2重量份2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮和25重量份含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯搅拌均匀后，在加入2重量份硬脂酸镁和1重量份乙醇，搅拌混合均匀即得固化涂料；含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯为含氟聚硅氧烷低聚物和水基聚氨酯丙烯酸酯按照质量比1:1混合组成。
(4)热定型环节，定型机传导速度为15m/min，温度分为四段，第一段：120℃区间，加热5s，风机速度30HZ；第二段：160℃区间，加热5s，风机速度40HZ；第三段：220℃区间，加热7s，风机速度40HZ；第四段：160℃区间，加热5s，风机速度30HZ；最后进行干燥，条件为常温下冷却7s。
实施例2
一种针刺毡表面光固化处理方法，包括以下步骤：
(1)针刺毡的制备：将芳纶纤维和P84纤维按照质量比3:1进行混合开松，通过机械成网双梳双铺的方法形成多层纤维网，通过针刺将纤维网与基布进行勾连缠绕加固形成针刺毡；
(2)压光烧毛环节，其工艺参数为：温度在250℃，压辊速度12m/min，辊压力0.7MPa，压辊间距2mm；
(3)喷涂光固化环节，采用空气喷涂方式喷涂固化涂料，结合紫外光照进行固化；具体工艺参数为：空气喷涂：喷嘴直径1.5mm，空气使用量/涂料喷出量＝1200，喷嘴与布面距离25cm；紫外光照射：波长设定310nm，能量4.4eV；
向60重量份水中加入2重量份2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮和25重量份含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯搅拌均匀后，在加入2重量份硬脂酸铝和1重量份正丁醇，搅拌混合均匀即得固化涂料；含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯为含氟聚硅氧烷低聚物和水基聚氨酯丙烯酸酯按照质量比1:1混合组成。
(4)热定型环节，定型机传导速度为20m/min，温度分为四段，第一段：130℃区间，加热7s，风机速度35HZ；第二段：200℃区间，加热7s，风机速度45HZ；第三段：240℃区间，加热10s，风机速度45HZ；第四段：180℃区间，加热5-7s，风机速度35HZ；最后进行干燥，条件为常温下冷却15s。
实施例3
一种针刺毡表面光固化处理方法，包括以下步骤：
(1)针刺毡的制备：将芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维按照质量比5:1:1进行混合开松，通过机械成网双梳双铺的方法形成多层纤维网，通过针刺将纤维网与基布进行勾连缠绕加固形成针刺毡；
(2)压光烧毛环节，其工艺参数为：温度在200℃，压辊速度10m/min，辊压力0.5MPa，压辊间距1.2mm；
(3)喷涂光固化环节，采用空气喷涂方式喷涂固化涂料，结合紫外光照进行固化；具体工艺参数为：空气喷涂：喷嘴直径1.2mm，空气使用量/涂料喷出量＝1000，喷嘴与布面距离20cm；紫外光照射：波长设定300nm，能量4.2eV；
向60重量份水中加入2重量份2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮和25重量份含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯拌均匀后，在加入2重量份硬脂酸镁和1重量份乙醇，搅拌混合均匀，即得固化涂料。
(4)热定型环节，定型机传导速度为18m/min，温度分为四段，第一段：125℃区间，加热6s，风机速度33HZ；第二段：180℃区间，加热6s，风机速度43HZ；第三段：230℃区间，加热8s，风机速度43HZ；第四段：170℃区间，加热6s，风机速度33HZ；最后进行干燥，条件为常温下冷却13s。
实施例4
一种针刺毡表面光固化处理方法，包括以下步骤：
(1)针刺毡的制备：将芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、P84纤维按照一种或者一定比例进行混合开松，通过机械成网双梳双铺的方法形成多层纤维网，通过针刺将纤维网与基布进行勾连缠绕加固形成针刺毡；
(2)压光烧毛环节，其工艺参数为：温度在220℃，压辊速度9m/min，辊压力0.6MPa，压辊间距1.2mm；
(3)喷涂光固化环节，采用空气喷涂方式喷涂固化涂料，结合紫外光照进行固化；具体工艺参数为：空气喷涂：喷嘴直径1.3mm，空气使用量/涂料喷出量＝800，喷嘴与布面距离18cm；紫外光照射：波长设定290nm，能量4.0eV；
向60重量份水中加入2重量份2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮和25重量份含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯搅拌均匀后，在加入2重量份硬脂酸镁和1重量份正丁醇，搅拌混合均匀，即得固化涂料；含氟聚硅氧烷低聚物/水基聚氨酯丙烯酸酯为含氟聚硅氧烷低聚物和水基聚氨酯丙烯酸酯按照质量比1:1混合组成。
(4)热定型环节，定型机传导速度为17m/min，温度分为四段，第一段：130℃区间，加热7s，风机速度33HZ；第二段：190℃区间，加热7s，风机速度42HZ；第三段：228℃区间，加热8s，风机速度43HZ；第四段：175℃区间，加热7s，风机速度33HZ；最后进行干燥，条件为常温下冷却12s。
对比例实验1
(1)分别将同种针刺毡采用常规浸渍处理和本申请光固化处理，对浸渍处理后的针刺毡进行热定型烘干时，定型机的传导速度在5-10m/min，对光固化处理后的针刺毡进行热定型烘干时，定型机的传导速度在15～20m/min，定型结束后，分别测试两种针刺毡的纬向强力损失率，采用常规浸渍处理的针刺毡的纬向强力损失率为15％～20％，而采用本申请光固化处理的针刺毡的纬向强力损失率为3％～5％。相同工况条件下，针刺毡的强力损失率越低，毛毡使用寿命越长。
(2)对本申请制备方法紫外光照射若能量的取值进行不断的优化实验，发现若紫外光照射若能量不在3.9～4.4eV范围内时，则混合溶液不能在毛毡表面固化成型，从而降低定型速度，提高了强力损失率，因此紫外光照射若能量控制在3.9～4.4eV范围内，是本发明处理方法中重要的工艺参数。
(3)采用本申请方法处理针刺毡时，对本申请空气使用量/涂料喷出量的取值进行大量的实验进行优化测试；得出以下结论，当空气使用量/涂料喷出量＝600～1200范围内时，制得的毛毡整体性能最优，而当空气使用量/涂料喷出量的比值过低时，则不能提高针刺毡的过滤精度，当空气使用量/涂料喷出量的比值过高时，则降低针刺毡的透气率，从而使得毛毡在实际工况运行时，阻力高，能耗高。
对比例实验2
对比例采用常规浸渍定型处理，处理浸渍配方为PTFE乳液：水＝1：13；将对比例制得的浸渍处理后的针刺毡和通过本发明光固化处理后的针刺毡进行性能测试，测试结果如下表1所示：
具体地，强力损失率的测试方法按照GB/T 24218.3-2010；过滤精度的测试方法采用VDI 3926；透气率的检测方法按照GB/T 5453。
表1
性能 常规浸渍定型处理 光固化定型处理
强力损失率(％) 15～20 3～5
过滤精度(％) 99.93 99.99
由表1可以看出，通过本发明方法制得的针刺毡的强力损失率明显低于常规浸渍定型处理的针刺毡的强力损失率，说明本发明方法制得针刺毡具有优异的力学性能和耐久性，而且通过本发明处理方法得到的针刺毡的过滤精度同时得到明显提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述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。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 (10)

1.一种针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)针刺毡的制备：将纤维混合开松，通过机械成网的方法形成多层纤维网，通过针刺将纤维网与基布进行勾连缠绕加固形成针刺毡；
(2)压光烧毛处理；
(3)喷涂光固化处理：采用空气喷涂方式喷涂固化涂料，结合紫外光照进行固化；
所述固化涂料包括以下重量分数的原料：光引发剂2份、活性稀释剂60份、低聚物25份、稳定剂2份和消泡剂1份；
(4)热定型处理：利用定型机对针刺毡进行干燥定型。
2.根据权利要求1所述的针刺毡表面光处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中的固化涂料中的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮，所述低聚物为含氟聚硅氧烷低聚物和水基聚氨酯丙烯酸酯按照质量比1:1混合组成。
3.根据权利要求1所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述活性稀释剂为水。
4.根据权利要求1-3任一项所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中固化涂料的制备方法为：向活性稀释剂中加入光引发剂和低聚物搅拌均匀后，在加入稳定剂和消泡剂，搅拌混合均匀即可。
5.根据权利要求1所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中空气喷涂工艺参数为：空气喷涂：喷嘴直径1.0～1.5mm，空气使用量/涂料喷出量＝600～1200，喷嘴与布面距离15～25cm；紫外光照射：波长设定280～310nm，能量3.9～4.4eV。
6.根据权利要求1所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中的压光烧毛处理具体操作为：在温度180-250℃，压辊速度8-12m/min，辊压力0.3～0.7MPa，压辊间距0.5-2mm的条件下进行压光烧毛处理。
7.根据权利要求1所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中的干燥定型的温度为120-250℃，定型机传导速度为15-20m/min。
8.根据权利要求7所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述干燥定型温度分为四段：第一段：120-130℃区间，加热5-7s，风机速度30-35HZ；第二段：160-200℃区间，加热5-7s，风机速度40-45HZ；第三段：220-240℃区间，加热7-10s，风机速度40-45HZ；第四段：160-180℃区间，加热5-7s，风机速度30-35HZ；最后进行干燥，条件为常温下冷却7-15s。
9.根据权利要求1所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中纤维为芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、P84纤维中的一种或几种结合。
10.根据权利要求1所述的针刺毡表面光固化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中机械成网的方法采用双梳双铺的形成多层纤维网。
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CN115926241A (zh) * 2022-11-04 2023-04-07 浙江恒泽环境科技有限公司 光催化热膨胀微球制备方法及在针刺毡发泡涂层中的应用
CN115926241B (zh) * 2022-11-04 2023-10-31 浙江恒泽环境科技有限公司 光催化热膨胀微球制备方法及在针刺毡发泡涂层中的应用

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