CN111514656A - 一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺 - Google Patents

一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，包括以下步骤：⑴在双螺杆挤出机中距离喂料口28~36个螺杆长径比的位置，设置第一个真空排气口；距喂料口40~52个长径比的位置，设置第二个真空排气口；第一个真空排气口与第二个真空排气口分别与高真空系统相连；⑵双螺杆挤出机预热；⑶将普通聚丙烯、过氧化物、驻极剂加入到双螺杆挤出机中，经过16个螺杆长径比的距离，物料完成塑化；⑷采用高真空系统脱除VOC至500ppm以下，形成熔喷料的熔体；⑸熔喷料的熔体与热空气输送到喷头中，经驻极装置融熔纺丝形成熔喷布；⑹熔喷布依次经过接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理，即得成品熔喷聚丙烯驻极过滤材料。本发明可有效降低VOC含量，提高品质。

Description

一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺
技术领域
本发明涉及空气过滤材料生产技术领域，尤其涉及一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺。
背景技术
熔喷聚丙烯驻极过滤材料是一种无纺布材料，或称非织布材料，具有网状超细纤维结构，是一种良好的空气过滤材料，广泛应用于过滤材料、医疗材料、环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料以及擦拭材料等领域。特别在医疗材料领域，驻极熔喷布可以有效阻挡细菌和病毒，是目前最好的医用口罩材料。熔喷布还可以有效阻挡PM2.5颗粒，是工业防护和个人防护的首选材料。
目前常用的熔喷布的生产工艺，主要可以分为两大工序：聚丙烯改性成为熔喷料（参见图1）和熔喷布成型（参见图2）。
用于熔喷布生产的熔喷料具有很高的熔体流动速率，达到1400g/10min或以上，而常规聚丙烯的熔体流动速率仅为12~35g/10min，因此需要对聚丙烯进行改性，一般通过在普通聚丙烯中加入过氧化物等助剂的方式来实现改性。改性过程需要将普通聚丙烯加热融熔形成熔体，再加入过氧化物混合均匀。在过氧化物和高温的共同作用下，聚丙烯分子链发生变化，从而实现改变聚丙烯性能的目的。改性后的聚丙烯还需要挤出拉条、冷却、吹干、造粒、掺混、包装，才能形成可供销售的熔喷料产品。具体过程如图1所示。
一般情况下，熔喷布成型的工艺如图2所示，其主要设备是挤出机和喷头（模具）。熔喷布的生产中，驻极是很重要的一个过程，驻极过程使得熔喷布表面带有电荷，具有吸附空气中病毒、细菌和污染颗粒的作用。为了保证驻极效果，一般需要在熔喷料中再加入驻极剂并混合均匀。驻极剂一般为天然蜡、松香、脂肪酸或脂肪酸盐等，这些物料都有一定的气味，因此需要对熔喷布进行脱气味处理，目前一般采用静置自然脱气味法，脱气味时间较长，而且难以完全脱除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以有效脱出物料内部VOC的一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺。
为解决上述问题，本发明所述的一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，包括以下步骤：
⑴在双螺杆挤出机中距离喂料口28~36个螺杆长径比的位置，设置第一个真空排气口；距所述喂料口40~52个长径比的位置，设置第二个真空排气口；所述第一个真空排气口与所述第二个真空排气口分别与高真空系统相连；
⑵将所述双螺杆挤出机升温至200~280℃，保温40~50min；
⑶将普通聚丙烯、过氧化物、驻极剂通过计量秤加入到所述双螺杆挤出机中，经过16个螺杆长径比的距离，物料完成塑化；所述普通聚丙烯、所述过氧化物、所述驻极剂的质量比为96.0~99.5：0.1~2.0：0.4~2.0；
⑷采用所述高真空系统使所述第一个真空排气口的真空度为~-0.05MPa、所述第二个真空排气口的真空度为~-0.09MPa，并脱除聚丙烯熔体物料内部的VOC，使VOC的含量降低到500ppm以下，形成熔喷料的熔体；
⑸所述熔喷料的熔体经熔体齿轮泵输送到喷头中，同时空气经空气压缩机、气体加热器加热至240~250℃后进入所述喷头中；然后经驻极装置融熔纺丝形成熔喷布；
⑹所述熔喷布依次经过接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理，即得成品熔喷聚丙烯驻极过滤材料。
所述步骤⑴中双螺杆挤出机的直径为30~150mm，螺杆长径比为52~60，螺杆转速为50~1000 r/min。
所述步骤⑶中过氧化物是指二叔丁基过氧化物。
所述步骤⑶中驻极剂是指天然蜡、松香、脂肪酸或脂肪酸盐中的一种。
所述步骤⑸中熔体齿轮泵入口压力为1~4MPa±0.5MPa。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明将传统熔喷布生产工艺中的两个工艺步骤合二为一，缩短了工艺流程，减少了设备，降低了投资。
2、本发明在高真空脱VOC之前加入驻极剂，可以有效脱出驻极剂中的低分子挥发物，降低VOC含量，提高熔喷布品质。
3、本发明脱VOC在熔体状态下进行，选用高真空系统，并使用双螺杆挤出机进行混合搅拌，可以有效脱出物料内部的VOC，并使VOC降低到500ppm以下。
4、传统熔喷布两步法生产工艺中的聚丙烯需要两次加热融熔，而本发明一步法中聚丙烯只需要一次加热融熔，可以有效降低单位产品能耗约20%。
5、由于单螺杆挤出机混合能力较弱，传统熔喷布两步法生产工艺中必须选用驻极母粒，该驻极母粒是驻极剂和聚丙烯在双螺杆挤出机混合挤出造粒而成。而本发明一步法工艺采用设有两个真空排气口的双螺杆挤出机，不需要制造驻极母粒的过程，进一步缩短了工艺流程。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为现有技术中熔喷料生产工艺流程图。
图2为现有技术中熔喷布生产工艺流程图。
图3为本发明生产工艺流程图。
具体实施方式
实施例1 一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，如图3所示，包括以下步骤：
⑴在双螺杆挤出机中距离喂料口28~36个螺杆长径比的位置，设置第一个真空排气口；距喂料口40~52个长径比的位置，设置第二个真空排气口；第一个真空排气口与第二个真空排气口分别与高真空系统相连。
⑵将双螺杆挤出机升温至200~280℃，保温40~50min。
⑶将96.0kg普通聚丙烯、2.0kg二叔丁基过氧化物、2.0kg天然蜡通过计量秤加入到双螺杆挤出机中，经过16个螺杆长径比的距离，物料完成塑化。
⑷采用高真空系统使第一个真空排气口的真空度为~-0.05MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部80%~90%的VOC；第二个真空排气口的真空度为~-0.09MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部剩余10%~20%的VOC，使VOC的含量降低到500ppm以下，形成熔喷料的熔体。
⑸熔喷料的熔体经熔体齿轮泵输送到喷头中，熔体齿轮泵采取闭环自动控制实现稳定喷丝，入口压力为1MPa±0.5MPa。同时空气经空气压缩机、气体加热器加热至240~250℃后进入喷头中；然后经驻极装置融熔纺丝形成熔喷布。
⑹熔喷布依次经过接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理，即得成品熔喷聚丙烯驻极过滤材料。
实施例2 一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，如图3所示，包括以下步骤：
⑴在双螺杆挤出机中距离喂料口28~36个螺杆长径比的位置，设置第一个真空排气口；距喂料口40~52个长径比的位置，设置第二个真空排气口；第一个真空排气口与第二个真空排气口分别与高真空系统相连。
⑵将双螺杆挤出机升温至200~280℃，保温40~50min。
⑶将99.5kg普通聚丙烯、0.1kg二叔丁基过氧化物、0.4kg松香通过计量秤加入到双螺杆挤出机中，经过16个螺杆长径比的距离，物料完成塑化。
⑷采用高真空系统使第一个真空排气口的真空度为~-0.05MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部80%~90%的VOC；第二个真空排气口的真空度为~-0.09MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部剩余10%~20%的VOC，使VOC的含量降低到500ppm以下，形成熔喷料的熔体。
⑸熔喷料的熔体经熔体齿轮泵输送到喷头中，熔体齿轮泵采取闭环自动控制实现稳定喷丝，入口压力为4MPa±0.5MPa。同时空气经空气压缩机、气体加热器加热至240~250℃后进入喷头中；然后经驻极装置融熔纺丝形成熔喷布。
⑹熔喷布依次经过接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理，即得成品熔喷聚丙烯驻极过滤材料。
实施例3 一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，如图3所示，包括以下步骤：
⑴在双螺杆挤出机中距离喂料口28~36个螺杆长径比的位置，设置第一个真空排气口；距喂料口40~52个长径比的位置，设置第二个真空排气口；第一个真空排气口与第二个真空排气口分别与高真空系统相连。
⑵将双螺杆挤出机升温至200~280℃，保温40~50min。
⑶将97.5kg普通聚丙烯、1.0kg二叔丁基过氧化物、1.5kg脂肪酸通过计量秤加入到双螺杆挤出机中，经过16个螺杆长径比的距离，物料完成塑化。
⑷采用高真空系统使第一个真空排气口的真空度为~-0.05MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部80%~90%的VOC；第二个真空排气口的真空度为~-0.09MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部剩余10%~20%的VOC，使VOC的含量降低到500ppm以下，形成熔喷料的熔体。
⑸熔喷料的熔体经熔体齿轮泵输送到喷头中，熔体齿轮泵采取闭环自动控制实现稳定喷丝，入口压力为2MPa±0.5MPa。同时空气经空气压缩机、气体加热器加热至240~250℃后进入喷头中；然后经驻极装置融熔纺丝形成熔喷布。
⑹熔喷布依次经过接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理，即得成品熔喷聚丙烯驻极过滤材料。
实施例4 一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，如图3所示，包括以下步骤：
⑴在双螺杆挤出机中距离喂料口28~36个螺杆长径比的位置，设置第一个真空排气口；距喂料口40~52个长径比的位置，设置第二个真空排气口；第一个真空排气口与第二个真空排气口分别与高真空系统相连。
⑵将双螺杆挤出机升温至200~280℃，保温40~50min。
⑶将98.0kg普通聚丙烯、1.3kg二叔丁基过氧化物、0.7kg脂肪酸盐通过计量秤加入到双螺杆挤出机中，经过16个螺杆长径比的距离，物料完成塑化。
⑷采用高真空系统使第一个真空排气口的真空度为~-0.05MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部80%~90%的VOC；第二个真空排气口的真空度为~-0.09MPa，脱除聚丙烯熔体物料内部剩余10%~20%的VOC，使VOC的含量降低到500ppm以下，形成熔喷料的熔体。
⑸熔喷料的熔体经熔体齿轮泵输送到喷头中，熔体齿轮泵采取闭环自动控制实现稳定喷丝，入口压力为3MPa±0.5MPa。同时空气经空气压缩机、气体加热器加热至240~250℃后进入喷头中；然后经驻极装置融熔纺丝形成熔喷布。
⑹熔喷布依次经过接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理，即得成品熔喷聚丙烯驻极过滤材料。
上述实施例1~4中，双螺杆挤出机的直径为30~150mm，螺杆长径比为52~60，螺杆转速为50~1000 r/min。
高真空系统、驻极装置、接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理均同现有技术。

Claims (5)

1.一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，包括以下步骤：
⑴在双螺杆挤出机中距离喂料口28~36个螺杆长径比的位置，设置第一个真空排气口；距所述喂料口40~52个长径比的位置，设置第二个真空排气口；所述第一个真空排气口与所述第二个真空排气口分别与高真空系统相连；
⑵将所述双螺杆挤出机升温至200~280℃，保温40~50min；
⑶将普通聚丙烯、过氧化物、驻极剂通过计量秤加入到所述双螺杆挤出机中，经过16个螺杆长径比的距离，物料完成塑化；所述普通聚丙烯、所述过氧化物、所述驻极剂的质量比为96.0~99.5：0.1~2.0：0.4~2.0；
⑷采用所述高真空系统使所述第一个真空排气口的真空度为~-0.05MPa、所述第二个真空排气口的真空度为~-0.09MPa，并脱除聚丙烯熔体物料内部的VOC，使VOC的含量降低到500ppm以下，形成熔喷料的熔体；
⑸所述熔喷料的熔体经熔体齿轮泵输送到喷头中，同时空气经空气压缩机、气体加热器加热至240~250℃后进入所述喷头中；然后经驻极装置融熔纺丝形成熔喷布；
⑹所述熔喷布依次经过接收装置、切片装置、卷绕装置及后整理，即得成品熔喷聚丙烯驻极过滤材料。
2.如权利要求1所述的一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，其特征在于：所述步骤⑴中双螺杆挤出机的直径为30~150mm，螺杆长径比为52~60，螺杆转速为50~1000 r/min。
3.如权利要求1所述的一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，其特征在于：所述步骤⑶中过氧化物是指二叔丁基过氧化物。
4.如权利要求1所述的一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，其特征在于：所述步骤⑶中驻极剂是指天然蜡、松香、脂肪酸或脂肪酸盐中的一种。
5.如权利要求1所述的一步法熔喷聚丙烯驻极过滤材料生产工艺，其特征在于：所述步骤⑸中熔体齿轮泵入口压力为1~4MPa±0.5MPa。
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